Avaliação dos processos de polpação soda-antraquinona e ...

Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”

Avaliação dos processos de polpação soda-antraquinona e bissulfito-base magnésio para bambu

Miguel Angel Vera Fernández

Dissertação apresentada para obtenção do título de Mestre em Ciências. Área de concentração: Recursos Florestais com opção em: Tecnologia de Produtos Florestais

Piracicaba 2010

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Miguel Angel Vera Fernández Engenheiro Florestal


Orientador: Prof. Dr. FRANCIDES GOMES DA SILVA JÚNIOR

Dissertação apresentada para obtenção do título de Mestre em Ciências. Área de concentração: Recursos Florestais com opção em: Tecnologia de Produtos Florestais

Piracicaba 2010

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação

DIVISÃO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - ESALQ/USP

Vera Fernández, Miguel Angel Avaliação dos processos de polpação soda-antraquinona e bissulfito-base magnésio para

bambu / Miguel Angel Vera Fernández. - - Piracicaba, 2010. 90 p. : il.

Dissertação (Mestrado) - - Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, 2010. Bibliografia.

1. Bambu 2. Polpação 3. Processos químicos - Tecnologia de celulose e papel 4Propriedades físicas do papel - Propriedades mecânicas I. Título

CDD 676.12 V473a

“Permitida a cópia total ou parcial deste documento, desde que citada a fonte – O autor”

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Á minha mãe Patricia, por sempre saber escutar e falar o necessário nos momentos decisivos e tocar nossas vidas com um amor mudo. Si llego por lo menos a ser un cuarto de bueno que tú en alguna cosa en mi vida, podre sentirme un hombre realizado. ¡Seguiré tratando! Te amo Pachi.

Aos meus heróis: músicos, escritores, mulheres, pintores, diretores, poetas, atores, livres pensadores e professores; que escravizam sua vida e deleitam o resto de nós, pobres mortais, com sua arte e dedicação individual... ...Sem vocês não há nem equilíbrio, nem harmonia, nem revolta!

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AGRADECIMENTOS

Ao meu irmão caçula Andrés e minha sobrinha Eiling por mostrar-me a fonte da juventude; sem vocês meu espírito teria a mesma idade do meu corpo. Igual aos meus irmãos Alicia e Edward, pela coragem emprestada e apoio, cada sucesso meu é de vocês!

A meus tios Javier, Angel, Clarisa e Betty pelo exemplo, apoio em meus estudos, amizade, carinho e ajuda nos momentos difíceis; ajudaram nos fáceis também com sua eterna companhia, são imortais!

À família Segawa, especialmente a Julie, Rosa, Pedro, Toshi, Andrea e Levi, por me fazer esquecer com boa vontade e uma doce humildade nipo-brasileira as saudades do meu país e familiares.

Ao Brasil por não me receber como a um estranho e me ensinar paciência e tolerância. À USP/ESALQ, Departamento de Ciências Florestais que permitiram a realização desse estudo. Ainda saberei te pagar tudo o que sei nunca vais me cobrar!

Ao Professor Dr. Francides Gomes da Silva Júnior, pelos ensinamentos e orientação, compreensão, confiança, conselhos, tempo e repetidas oportunidades de crescimento, apoio e amizade. Realmente foi marcante ser seu aluno, mestre!

Aos Engenheiros Luis Bonilla, encarregado do projeto e José dos Santos, Vice-Presidente do Grupo Industrial João Santos, pela experiência, exemplo, força, paciência, apoio, respeito e amizade. Adicionalmente agradeço a Sra. Sonia Teles pela colaboração.

Aos Professores Gladys Margarita Mogollón Briceño e Song Wong Park por darem o start nesta fase do meu aprendizado e vida. Muito obrigado!

À Regina Buch pela amizade, música, livros, carinho e maçãs de mãe do dia a dia; o

LQCE-LEGB não seria o que é sem você!

À minha grande amiga e companheira de mestrado Marileide Gomes da Silva, pelo suporte, alegria, paciência e ânimo. O mundo é seu Fava!

Aos amigos e companheiros de mestrado Lívia Palmeiras, Fabiana Gomes, Francismara Duarte, Tiago Segura, Oscar Bahia, Moises Lobão e Jedi Rosero pelos conselhos, ajuda, paciência e amizade.

Aos amigos do Laboratório de Química Celulose e Energia “Luiz Ernesto George Barrichello” (LQCE-LEGB) do Departamento de Ciências Florestais da USP/ESALQ, Fernanda, Glaucia, Giovanna, José Martins, Udemilson, Raphael, Felipe e Luis Fernando, pela amizade e colaboração no desenvolvimento desse trabalho.

Ao pessoal do Instituto de Pesquisas Florestais (IPEF), pelo apoio, paciência e bolsa de estudos concedida no começo desta longa e enriquecedora viagem.

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Aos irmãos moradores da república Na Rua; Rafael, Andre, Daniel, Guilherme, Leonardo, Luiz Felipe, Matheus, Cícero e os dois Thiagos. Valeu tudo pessoal, serão lembrados sempre!

À Catarina Germuts, Giovana de Oliveira, Eliana Garcia, Silvia Zinsly e demais pessoal da Secretaria do Departamento de Ciências Florestais, Serviço de Pós-Graduação e Divisão de Biblioteca e Documentação da USP/ESALQ, pela atenção e paciência.

Ao Professor Dr. Mario Tomazello Filho e a técnica Maria do Laboratório de Anatomia

da Madeira (LAM) do Departamento de Ciências Florestais da USP/ESALQ, onde foram realizadas as análises de fibras na madeira.

Ao Professor Dr. Geraldo Bortoletto Junior e os técnicos Facco e Alex do Laboratório de Ensaios Mecânicos de Madeira e Derivados (LEMMAD) do Departamento de Ciências Florestais da USP/ESALQ, onde foram realizadas as prensagens e acondicionamento das folhas de prova.

À Maria Luiza Otero D’Almeida e Patrícia Kaji Yasumura do Laboratório de Papel e Celulose (LPC) do Centro de Tecnológico de Recursos Florestais do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) em São Paulo, onde foram feitos os ensaios físicos-mecânicos das folhas-prova.

Ao Professor Cláudio Sansígolo do Laboratório de Celulose e Papel do Departamento de Recursos Naturais da FCA/UNESP, pela assistência e ajuda na formação das folhas-prova.

Ao Grupo Industrial João Santos, em especial as empresas ITAPAGÉ e CEPASA, pela oportunidade de pioneirismo, material e bolsa de estudos concedida.

Á Andrea Baudoin pela ajuda, carinho, paciência, ensinamentos, aventuras e frescor dos últimos meses. Te tiro dos besos... uno por mejilla…

A todos dentro e fora da Universidade, estado e país que colaboraram de forma direta ou

indireta para realização deste trabalho. ¡Gracias!

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“ʻDeficiente’ é aquele que não consegue modificar sua vida, aceitando as imposições de outras pessoas ou da sociedade em que vive, sem ter consciência de que é dono do seu destino. ʻLouco’ é quem não procura ser feliz com o que possui. ʻCego’ é aquele que não vê seu próximo morrer de frio, de fome, de miséria, e só tem olhos para seus míseros problemas e pequenas dores. ʻSurdo’ é aquele que não tem tempo de ouvir um desabafo de um amigo, ou o apelo de um irmão. Pois está sempre apressado para o trabalho e quer garantir seus tostões no fim do mês. ʻMudo’ é aquele que não consegue falar o que sente e se esconde por trás da máscara da hipocrisia. ʻParalítico’ é quem não consegue andar na direção daqueles que precisam de sua ajuda. ʻDiabético’ é quem não consegue ser doce. ʻAnão’ é quem não sabe deixar o amor crescer. E, finalmente, a pior das deficiências é ser miserável, pois: ʻMiseráveis’ são todos que não conseguem falar com Deus.”

Mario Quintana “Quando me amei de verdade, compreendi que em qualquer circunstância, eu estava no lugar certo, na hora certa, no momento exato. E então, pude relaxar. Hoje sei que isso tem nome... auto-estima. Quando me amei de verdade, pude perceber que minha angústia, meu sofrimento emocional, não passa de um sinal de que estou indo contra minhas verdades. Hoje sei que isso é... autenticidade. Quando me amei de verdade, parei de desejar que a minha vida fosse diferente e comecei a ver que tudo o que acontece contribui para o meu crescimento. Hoje chamo isso de... amadurecimento. Quando me amei de verdade, comecei a perceber como é ofensivo tentar forçar alguma situação ou alguém apenas para realizar aquilo que desejo, mesmo sabendo que não é o momento ou a pessoa não está preparada, inclusive eu mesmo. Hoje sei que o nome disso é... respeito. Quando me amei de verdade comecei a me livrar de tudo que não fosse saudável... pessoas, tarefas, tudo e qualquer coisa que me pusesse para baixo. De início minha razão chamou essa atitude de egoísmo. Hoje sei que se chama... amor-próprio. Quando me amei de verdade, deixei de temer o meu tempo livre e desisti de fazer grandes planos, abandonei os projetos megalômanos de futuro. Hoje faço o que acho certo, o que gosto, quando quero e no meu próprio ritmo. Hoje sei que isso é... simplicidade. Quando me amei de verdade, desisti de querer sempre ter razão e, com isso, errei muitas menos vezes. Hoje descobri a... humildade. Quando me amei de verdade, desisti de ficar revivendo o passado e de preocupar com o futuro. Agora, me mantenho no presente, que é onde a vida acontece. Hoje vivo um dia de cada vez. Isso é... plenitude. Quando me amei de verdade, percebi que minha mente pode me atormentar e me decepcionar. Mas quando a coloco a serviço do meu coração, ela se torna uma grande e valiosa aliada. Tudo isso é... saber viver!!!

Charles Chaplin

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SUMÁRIO RESUMO ...................................................................................................................................... 11

ABSTRACT .................................................................................................................................. 13

RESUMEN .................................................................................................................................... 15

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................... 17

LISTA DE TABELAS .................................................................................................................. 19

1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 21

2 DESENVOLVIMENTO ............................................................................................................. 23

2.1 Revisão bibliográfica ............................................................................................................... 23

2.1.1 Matérias-primas para produção de polpa celulósica............................................................. 23

2.1.2 Bambu ................................................................................................................................... 24

2.1.3 Bambusa vulgaris Schrader ex J.C. Wendland ..................................................................... 26

2.1.4 Produção de polpa celulósica ............................................................................................... 26

2.1.4.1 Características tecnológicas ............................................................................................... 28

2.1.4.1.1 Processo de polpação soda-antraquinona ....................................................................... 28

2.1.4.1.2 Processo de polpação bissulfito-base magnésio (magnefite) ......................................... 30

2.2 Objetivos .................................................................................................................................. 32

2.3 Material e métodos ................................................................................................................ 33

2.3.1 Material ................................................................................................................................. 33

2.3.2 Métodos ................................................................................................................................ 34

2.3.2.1 Classificação dos cavacos .................................................................................................. 34

2.3.2.2 Densidade básica e aparente dos cavacos .......................................................................... 35

2.3.2.3 Caracterização morfológica das fibras .............................................................................. 35

2.3.2.4 Composição química da madeira ....................................................................................... 36

2.3.2.5 Processos de polpação ....................................................................................................... 36

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2.3.2.5.1 Processo de polpação soda-antraquinona ........................................................................ 37

2.3.2.5.2 Processo de polpação bissulfito-base magnésio (magnefite) .......................................... 38

2.3.2.6 Análises de licores negros ao longo dos processos de polpação ........................................ 39

2.3.2.7 Parâmetros determinados nas polpas ................................................................................. 39

2.3.2.8 Propriedades físico-mecânicas das polpas celulósicas ....................................................... 40

2.4 Resultados e Discussões ........................................................................................................... 42

2.4.1 Caracterização da matéria-prima .......................................................................................... 42

2.4.2 Processos de polpação ........................................................................................................... 45

2.4.3 Análise do processo de polpação através do licor negro ...................................................... 57

2.4.4 Propriedades físico-mecânicas do papel ............................................................................... 66

3 CONCLUSÕES .......................................................................................................................... 77

REFERÊNCIAS ............................................................................................................................. 79

APÊNDICES .................................................................................................................................. 85

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RESUMO


O presente estudo teve como objetivo avaliar e comparar os processos de polpação soda-antraquinona e bissulfito base magnésio para Bambusa vulgaris Schrad. com 2 anos de idade oriundos de plantios comerciais no Maranhão – Brasil visando a produção de polpa celulósica branqueável e não branqueável (números kappa 30±2 e 50±2 respectivamente). A matéria-prima foi caracterizada com relação à densidade básica, composição química e dimensões de fibras; para aos processos de polpação avaliou-se o tempo total de cozimento, o fator H, o rendimento bruto, rendimento depurado, teor de rejeitos, carga de reagentes químicos e propriedades físico- mecânicas das polpas. Os resultados obtidos mostram que a matéria-prima apresentou valores típicos para a espécie em questão no que diz respeito à densidade básica, dimensões e índices morfológicos das fibras e composição química. Para o processo de polpação soda-antraquinona os níveis de deslignificação determinados (números kappa) foram obtidos com cargas alcalinas de 15 e 19% (base NaOH) respectivamente e fator H de 1218; para o processo bissulfito base magnésio as polpas celulósicas com os níveis de deslignificação estabelecidos foram obtidas com uma mesma carga de reagentes químicos 26% (base SO2) e fator H de 1218 para polpas com número kappa 30±2 e 828 para polpas com número kappa 50±2; o tempo total de cozimento para o processo soda-antraquinona necessário para obtenção das polpas celulósicas desejadas são, em média, 3,8 vezes menores aos do processo bissulfito base magnésio. Adicionalmente os rendimentos depurados foram 3,0 e 4,6 pontos porcentuais superiores para as polpas com números kappa 30±2 e 50±2 respectivamente no processo soda-antraquinona. Os ensaios físico-mecânicos mostram as diferenças entre as polpas tanto no que diz respeito ao processo de polpação empregado quanto no nível de deslignificação, sendo este último um fator de diferenciação dos produtos (papel) que podem ser obtidos a partir das polpas celulósicas. Comparando-se os processos de polpação no que diz respeito às propriedades físico-mecânicas observa-se a superioridade das polpas soda-antraquinona exceto nos parâmetros de drenabilidade e densidade aparente. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que para a produção de polpa celulósica a partir de Bambusa vulgaris o processo soda-antraquinona é superior ao processo bissulfito base magnésio tanto nos aspectos de engenharia de processo (quantitativos) como nos aspectos relacionados à qualidade da polpa obtida. Palavras-chaves: Bissulfito-base magnésio (magnefite); Soda-antraquinona; Bambusa vulgaris

Schrad.; Celulose; Deslignificação, Propriedades físico-mecânicas da celulose

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ABSTRACT

Evaluation of soda-antraquinone and magnesium base bisulfite pulping processes with

bamboo The present study had as objective evaluates and to compare the soda-antraquinone and magnesium base bisulfite pulping processes for Bambusa vulgaris Schrad. with 2 years old originating from commercial plantings in Maranhão – Brazil seeking the production of bleachable and unbleachable cellulosic pulp grade's (kappa numbers 30±2 and 50±2 respectively). The raw material was characterized regarding the basic density, chemical composition and dimensions of fibers; for to the pulping processes was evaluated the total time of cooking, H factor, total yield, screened yield, rejects, load of chemical reagents and physical-mechanical properties of the pulps. The obtained results show that the raw material presented typical values for the species in subject in what says respect to the basic density, dimensions and morphologic indexes of the fibers and chemical composition. For the soda-antraquinone pulping process the certain levels of delignification (kappa numbers) were obtained with alkaline loads of 15 and 19% (NaOH base) respectively and a H factor of 1218; for the magnesium base bisulfite process the cellulosic pulps with the established levels of delignification were obtained with a fix load of chemical reagents 26% (SO2 base) and H factor of 1218 for pulps with kappa number 30±2 and 828 for pulps with kappa number 50±2; the necessary total time of cooking to the soda-antraquinone process to obtain the wanted cellulosic pulps are, on average, 3,82 time less when compared with the bisulfite process. Additionally the screened yields were 3 and 4,63 percent superior for the pulps with numbers kappa 30±2 and 50±2 respectively in the soda-antraquinone process. The physical-mechanical tests show the differences among the pulps in what says respect to the used pulping process as in the delignification level, being this last one a factor of differentiation of the products (paper) that can be obtained starting from the cellulosic pulps. Comparing the pulping processes as what concerns of physical-mechanical properties the superiority of the soda-antraquinone pulps is observed except in freeness and density parameters. The results obtained in this work show that for the production of cellulosic pulp from Bambusa

vulgaris the soda-antraquinone process it is superior than the magnesium base bisulfite process as much in the aspects of engineering process (quantitative) as in the aspects related to the quality of the obtained pulp. Keywords: Magnesium base bisulfite (magnefite); Soda-antraquinone; Bambusa vulgaris Schrad.; Cellulose; Delignification; physical-mechanical properties of cellulose

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RESUMEN

Evaluación de los procesos de pulpificación soda-antraquinona y bisulfito base magnesio para bambú

El presente estudio tuvo como objetivo evaluar y comparar los procesos de pulpificación soda-antraquinona y bisulfito con base magnesio para Bambusa vulgaris Schrad. con 2 años originarias de plantaciones comerciales en Maranhão - Brasil buscando la producción de pulpa celulósica blanqueable y no blanqueable (numero kappa 30±2 y 50±2 respectivamente). La materia prima fue caracterizada según la densidad básica, composición química y dimensiones de fibras; para los procesos de pulpificación fueron evaluados el tiempo total de cocción, factor H, rendimiento total, rendimiento depurado, rechazos, carga de reactivos químicos y las propiedades físico-mecánicas de las pulpas. Los resultados obtenidos muestran que el material presentó los valores típicos de esta especie en lo que dice respeto a la densidad básica, las dimensiones e índices morfológicos de las fibras y composición química. Para el proceso de pulpificación soda-antraquinona los niveles de deslignificación determinados (números kappa) fueron obtenidos con cargas alcalinas de 15 y 19% (base NaOH) respectivamente y un factor H de 1218; para el proceso de pulpificación bisulfito base magnesio las pulpas celulósicas con los niveles establecidos de deslignificación fueron obtenidas con la misma carga de reactivos químicos de 26% (base SO2) y factor H de 1218 para las pulpas con número kappa 30±2 y 828 para las pulpas con numero kappa 50±2; el tiempo total de cocción para el proceso soda-antraquinona para obtener las pulpas celulósicas deseadas son, en media, 3,82 veces menores cuando comparados con los del proceso bisulfito. Adicionalmente los rendimientos depurados fueron 3 y 4,63 puntos porcentuales superiores para las pulpas con números kappa de 30±2 y 50±2 en el proceso soda-antraquinona. Las pruebas físico-mecánicas muestran las diferencias entre las pulpas en lo que dice respeto al proceso de pulpificación usado como en el nivel del deslignificación, siendo este último un factor de diferenciación de los productos (papel) que pueden ser obtenidos a partir de estas pulpas celulósicas. Comparando los procesos de pulpificación según sus propiedades físico-mecánicas se observa la superioridad de las pulpas soda-antraquinona excepto en los parámetros de drenabilidad y densidad aparente. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran que para la producción de pulpa celulósica a partir de Bambusa vulgaris el proceso soda-antraquinona es superior al proceso bisulfito base magnesio tanto en los aspectos de ingeniería de procesos (cuantitativos) como en los aspectos relacionados a la calidad de la pulpa obtenida. Palabras clave: Bisulfito base magnesio; Soda-antraquinona; Bambusa vulgaris Schrad.; Celulosa; Deslignificación; Propiedades físico-mecánicas de la celulosa

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LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Localização do município Coelho Neto/MA - Brasil ................................................... 33

Figura 2 - Classificador elétrico com peneiras vibratórias (dir.) e bandejas para homogeneização

da umidade dos cavacos (esq.).................................................................................... 34

Figura 3 - Digestor marca Technological Solutions Integrated ..................................................... 37

Figura 4 - Curva de cozimento para o processo de polpação soda-antraquinona, kappa 30±2 e

50±2 ............................................................................................................................ 45

Figura 5 – Tempos totais de aquecimento (impregnação) e cozimento dos processos de polpação

soda-antraquinona e bissulfito, kappa 30±2 e 50±2 ................................................... 48

Figura 6 – Rendimentos brutos das polpas celulósicas dos processos de polpação soda-

antraquinona e bissulfito, kappa 30±2 e 50±2 ............................................................ 50

Figura 7 – Rendimentos depurados das polpas celulósicas dos processos de polpação soda-


Figura 8 – Rejeitos das polpas celulósicas dos processos de polpação soda-antraquinona e

bissulfito, kappa 30±2 e 50±2 ..................................................................................... 52

Figura 9 – Seletividade das polpas celulósicas dos processos de polpação soda-antraquinona e


Figura 10 - Ácidos hexenurônicos das polpas celulósicas dos processos de polpação soda-


Figura 11 - Viscosidade das polpas celulósicas dos processos de polpação soda-antraquinona e

bissulfito, kappa 30±2 ................................................................................................. 56

Figura 12 - Teor de lignina residual das polpas celulósicas do processo soda-antraquinona, kappa

30±2 e 50±2 em função do tempo de cozimento ........................................................ 60

Figura 13 - Teor de lignina residual das polpas celulósicas do processo bissulfito, kappa 30±2 e

50±2 em função do tempo de cozimento .................................................................... 60

Figura 14 - pH dos licores negros do processo soda-antraquinona, kappa 30±2 e 50±2 em função

do tempo de cozimento ............................................................................................... 62

Figura 15 - pH dos licores negros do processo bissulfito, kappa 30±2 e 50±2 em função do tempo

de cozimento ............................................................................................................... 62

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Figura 16 - Álcali ativo residual dos licores negros do processo soda-antraquinona, kappa 30±2 e

50±2 em função do tempo de cozimento .................................................................... 64

Figura 17 - SO2 combinado residual dos licores negros do processo bissulfito, kappa 30±2 e 50±2

em função do tempo de cozimento .............................................................................. 64

Figura 18 - Drenabilidade das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito em

função do grau de refino ............................................................................................. 69

Figura 19 - Volume especifico aparente das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e

bissulfito em função da drenabilidade ......................................................................... 70

Figura 20 - Alvuras das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito. ........... 71

Figura 21 – Permeância ao ar das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito

em função da drenabilidade ........................................................................................ 72

Figura 22 – Índice de arrebentamento das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e

bissulfito em função da drenabilidade ......................................................................... 73

Figura 23- Índice de tração das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito,

kappa 30±2 e 50±2 em função da drenabilidade ......................................................... 74

Figura 24 – Alongamento das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito em

função da drenabilidade .............................................................................................. 75

Figura 25 – Índice de rasgo das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito

em função da drenabilidade ........................................................................................ 76

Figura 26 - Fases do preparo de licor branco para cozimentos com o processo de polpação

bissulfito-base magnésio ............................................................................................. 89

19

LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Condições para a curva de cozimento do processo de polpação soda-antraquinona,

kappa 30±2 e 50±2 ...................................................................................................... 38

Tabela 2 - Condições do processo de polpação bissulfito, kappa 30±2 e 50±2 ............................ 38

Tabela 3 - Parâmetros determinados nos licores negros resultantes dos processos soda-

antraquinona e bissulfito ............................................................................................. 39

Tabela 4 - Parâmetros determinados nas polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e

bissulfito ..................................................................................................................... 40

Tabela 5 – Testes físicos-mecânicos realizados nas polpas celulósicas dos processos soda-

antraquinona e bissulfito ............................................................................................. 41

Tabela 6 – Resultados das dimensões e relações morfológicas das fibras de Bambusa vulgaris

Schrad. ........................................................................................................................ 43

Tabela 7 – Resultados da composição química da madeira de Bambusa vulgaris Schrad. .......... 44

Tabela 8 – Resultados dos parâmetros determinados nos cozimentos do processo de polpação

soda-antraquinona, kappa 30±2 e 50±2 ...................................................................... 46

Tabela 9 – Resultados dos parâmetros determinados nos cozimentos do processo de polpação


Tabela 10 – Resultados dos parâmetros determinados nos licores negros do processo de polpação

soda-antraquinona, kappa 30±2 .................................................................................. 57


soda-antraquinona, kappa 50±2 .................................................................................. 58





Tabela 14 – Resultados dos ensaios físicos-mecânicos das polpas celulósicas do processo soda-

antraquinona, kappa 30±2 ........................................................................................... 66

Tabela 15 - Resultados dos ensaios físicos-mecânicos das polpas celulósicas do processo soda-

antraquinona, kappa 50±2 ........................................................................................... 67

20

Tabela 16 - Resultados dos ensaios físicos-mecânicos das polpas celulósicas do processo


Tabela 17 - Resultados dos ensaios físicos-mecânicos das polpas celulósicas do processo


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1 INTRODUÇÃO

O Brasil é o 4º maior produtor mundial de celulose com uma produção de 13,5 milhões de

toneladas de celulose em 2009, sendo o 1º no ranking mundial na produção de celulose de fibra

curta branqueada de eucalipto (BRACELPA, 2010). Isso demonstra a relevância do setor que

vem contando com indústrias cada vez mais modernas e novas técnicas de manejo e produção

florestal associadas a programas de melhoramento genético, o que tem proporcionado aumentos

significativos na produção de madeira por unidade de área plantada. No entanto, o mercado

mundial de polpa celulósica demanda não apenas polpa de fibra curta, mais também polpas de

fibra longa, que são utilizadas principalmente para produção de papéis de elevada resistência,

destinados a embalagens. Os papéis produzidos a partir de polpas de fibra longa representam um

pouco mais de 50% do consumo mundial de papel, e atualmente a importação de celulose de fibra

longa no Brasil chega as 323.000 ton./ano (BRACELPA, 2010), gerando uma fuga de capitais de

mais de US$ 274.000.000/ano (IPEF, 2010; cotação de US$ 849,69/ton. de celulose de fibra

longa na União Européia). Esses números deixam claro o enorme potencial não aproveitado por

alguns países do hemisfério sul na produção de polpa celulósica de fibra longa, em especial o

Brasil pela sua amplitude territorial e amplitude edafo-climática.

O Pinus taeda, que é a espécie mais cultivada no Brasil para produção de polpa celulósica

de fibra longa (BRACELPA, 2010), tem exigências de solo e de clima, que restringem o seu

cultivo aos três estados da Região Sul.

Em termos taxonômicos, segundo Pereira e Beraldo (2007), os bambus pertencem à

família Gramineae ou Poaceae, subfamília Bambusoideae, tribos herbáceos (Olyreae) e lenhosos

(Bambuseae). No mundo existem cerca de 1100 espécies de bambu, divididas em cerca de 90

gêneros. São encontrados em altitudes que variam de zero até 4800 metros. Os tons de cor são

variados: preto, vermelho, azul, violeta, tendo o verde e o amarelo como principais. Resistem a

temperaturas abaixo de zero e temperaturas tropicais. Crescem como pequenas gramíneas ou

chegam a extremos de 40 metros de altura. No Brasil existem muitas espécies nativas e exógenas

(não-nativas).

Algumas espécies de bambu estão entre as plantas perenes de crescimento mais rápido do

planeta. A espécie Bambusa vulgaris Schrad. encontra-se muito espalhada pelo país, porem é

originária da China. Possui colmos grossos de cor verde. Cresce aproximadamente 35% mais

rápido que a árvore que ocupa a segunda colocação em ritmo de crescimento (pau de balsa,

22

Ochroma pyramidale), permitindo colheitas anuais ou bi-anuais e suporta até 100 cortes sem

necessidade de replantio (SBRT, 2009). É usado principalmente para produção de polpa de papel

além de fonte de bebida alcoólica.

O bambu tem as fibras estreitas como a do Eucalyptus sp e longas como as do Pinus sp,

proporcionando um perfeito entrelaçamento e conferindo grande resistência aos produtos

fabricados (CASTRO E SILVA, 2005), podendo-se colocar no mercado como substituto das

fibras longas de pinus.

Os processos alcalinos de polpação são destacadamente os mais utilizados para produção

de polpa celulósica de elevada qualidade. O processo kraft (atualmente o mais utilizado no

mundo para produção de polpa celulósica), tem como principais vantagens a alta qualidade da

polpa, grande flexibilidade com relação às espécies de madeira, e auto-suficiência na produção de

energia. Entre as principais desvantagens do processo kraft está à geração de gases odoríficos

oriundos da utilização de compostos de enxofre (sulfeto de sódio) no licor de cozimento. A busca

por ampliar a utilização do bambu na produção de polpa celulósica e o aproveitamento de

subprodutos, sem prejuízo ao rendimento do processo de polpação e ao meio ambiente,

procurando reduzir ou eliminar etapas do processo, levou a retomada de estudos que envolvem

processos ácidos como o processo bissulfito-base magnésio (comercialmente chamado

magnefite), sobre o qual não se dispõe de pesquisas importantes com o gênero bambu. As

principais vantagens do processo bissulfito estão na elevada alvura da polpa após o processo de

polpação e na possibilidade de fermentação dos carboidratos presentes no licor após o cozimento

para produção de etanol. Esta possibilidade é especialmente importante para o bambu em função

de seu elevado teor de amido.

Este trabalho teve por objetivo comparar o desempenho da madeira de Bambusa vulgaris

Schrader ex J.C. Wendland frente aos processos bissulfito e soda-antraquinona visando contribuir

tecnicamente para o desenvolvimento do setor brasileiro de celulose e papel em relação à

produção de polpas de fibra longa.

23

2 DESENVOLVIMENTO

2.1 Revisão bibliográfica

2.1.1 Matérias-primas para produção de polpa celulósica

Do ponto de vista tecnológico, qualquer matéria-prima fibrosa é passível de ser utilizada

na produção de polpa celulósica, porém, quando analisada sob o aspecto econômico uma série de

fatores devem ser levados em consideração:

- percentagem de fibras;

- características anatômicas, morfológicas, físicas e químicas;

- quantidade disponível em local de fácil acesso;

- possibilidade de regeneração a prazos curtos ou médios;

- custos relativamente baixos;

- existência de mercado para o tipo de celulose a ser produzida;

- outros.

De uma maneira geral, as matérias-primas vegetais podem ser classificadas como:

- fibras de sementes e frutos. Ex.: línter do algodão e palha de coco;

- fibras de folhas. Ex.: sisal, fórmio e abacaxi;

- fibras de madeira de:

- coníferas. Ex.: pinus,

- folhosas. Ex.: eucalipto.

- fibras de floema de dicotiledôneas herbáceas;

- ex.: crotalária, rami e juta.

- fibras vasculares de monocotiledôneas;

- ex.: palhas de cereais (arroz, trigo, milho, outros) bagaço de cana-de-açúcar e

bambu.

- fibras de estipes. Ex.: coqueiros e palmeiras.

24

Destas matérias primas, as mais importantes e mais usadas para produção de polpa

celulósica são as fibras de madeira, tanto de coníferas como folhosas.

O uso de um tipo ou outro de madeira vai depender, além das suas características

intrínsecas, do processo de produção de celulose e do seu emprego final.

O bambu, bem como outras espécies conhecidas como não arbóreas, vêm sendo

valorizado pela indústria de celulose e papel, que está cada dia mais preocupada com o futuro do

suprimento de matérias-primas para atender a crescente demanda mundial.

Embora algumas espécies de bambu representem, em alguns países como a Índia, o

principal material fibroso utilizado na produção de celulose e papel é ainda pouco estudado, tanto

em suas características agronômicas como tecnológicas.

2.1.2 Bambu

As espécies vegetais conhecidas vulgarmente como “bambu” pertencem à família

Poaceae (anteriormente Gramineae), e estão agrupadas na subfamília Bambusoideae; esta

subfamília possui aproximadamente 75 gêneros e 1250 espécies, ocorre naturalmente no mundo

inteiro com exceção da Europa e representa uma matéria-prima de elevada importância,

principalmente nos países asiáticos, onde é encontrado maior número de espécies. No Brasil,

existem cerca de 80 espécies diferentes, pertencentes a 10 gêneros (AZZINI et al., 1987).

O mesmo autor divide os bambus de acordo com a forma de desenvolvimento dos colmos:

bambu em touceira ou bambu alastrante. No primeiro grupo, formado basicamente por espécies

tropicais, os colmos encontram-se agrupados formando uma moita ou touça. No segundo grupo,

de espécies de clima temperado, os colmos nascem isoladamente.

O crescimento do bambu ocorre de maneira diferente das árvores. Os colmos saem da

terra com diâmetro e número de nós definidos e, em menos de 1 ano, atingem a altura máxima.

Após o primeiro ano, os colmos vão amadurecendo, isto é, vão mudando suas características

internas, tornando-se mais resistentes. As espécies de bambu podem ser encontradas em altitudes

que variam do nível do mar até 4800 metros; resistem desde temperaturas abaixo de zero até

temperaturas tropicais. Crescem como pequenas gramíneas e podem chegar até extremos de 40

metros de altura.

25

O bambu é um recurso natural que pode ser empregado em diversos usos: compensados

de bambu são utilizados em paredes e pisos como revestimentos; sua polpa serve como matéria-

prima na produção de papel e celulose; ele ainda é utilizado conjuntamente com o concreto na

construção civil, entre outros usos.

Alguns usos e espécies são destacados por Azzini et al. (1987), como:

- polpa celulósica: Bambusa vulgaris, Phyllostachys bambusoides, Dendrocalamus

giganteus;

- álcool: B. vulgaris, Guadua flabelata, B. vulgaris var. vittata;

- alimentação: Phyllostachys sp., Dendrocalamus sp., Bambusa sp;

- ornamentação: B. gracilis, P. nigra, P. purpurata, Thyrsostachys siamensis, Arundinaria

amabilis, Arundinaria sp;

- construção civil: Phyllostachys sp., Guadua sp., B. tuldoides, D. giganteus.

Segundo o mesmo autor, no início da indústria de fabricação de papel, o bambu foi uma

das primeiras matérias-primas fibrosas utilizadas. Porém, devido a questões econômicas e de

disponibilidade, foi substituído por espécies arbóreas nos países de clima temperado, onde se

desenvolveu toda a tecnologia de produção de celulose e papel.

Apesar da falta de conhecimentos tecnológicos específicos no que se refere ao

processamento dessa espécie, o bambu oferece amplas possibilidades agronômicas por ser uma

planta perene e apresentar altos índices de produção de biomassa por unidade de área.

O Brasil conta com a maior diversidade e o mais alto índice de florestas endêmicas de

bambu em toda a América Latina: são mais de 130 espécies, representando 32% das espécies da

América Latina, e 17 gêneros ou 85%, sendo que os Estados de São Paulo, Minas Gerais, Santa

Catarina, Bahia e Paraná, possuem a maior diversidade de florestas de bambu (MURAKAMI,

2007). Dentre as espécies comerciais introduzidas destaca-se Bambusa vulgaris Schrad., utilizada

nos programas de plantio principalmente no nordeste do país, ocupando cerca de 35.000 - 40.000

ha para a produção de celulose de fibra longa. Apesar do elevado potencial das espécies de

bambu no Brasil, são poucas as pesquisas dirigidas para as áreas silvicultural e tecnológica

(BRITO; TOMAZELLO FILHO; SALGADO, 1987).

26

2.1.3 Bambusa vulgaris Schrader ex J.C. Wendland

Segundo a Flora Brasiliensis (2010), Bambusa vulgaris Schrad. é um gênero botânico

pertencente à família Poaceae (Gramineae), subfamília Bambusoideae, tribo Bambuseae.

O gênero é constituído por aproximadamente 390 espécies de bambus, geralmente

gigantes. Estas espécies ocorrem na África, Ásia, Pacífico, América do Norte e América do Sul.

Segundo Pereira e Beraldo (2007), a altura dos colmos pode variar de 8-20 metros, o

diâmetro dos mesmos varia de 6-15 centímetros e a espessura da parede de 7-15 milímetros com

internós de 25-35 centímetros.

Os mesmos autores, no referente ao clima e solo, a espécie em questão tem aptidão de

uma grande variedade: climas de trópicos úmidos, trópicos secos e semi-áridos e solos ricos,

médios e pobres. Cresce ate 1500 metros de altitude, suportando uma temperatura mínima de ate

-2°C. Como distribuição natural classifica-se como uma espécie pantropical. Seus usos mais

comuns são construção, polpa e papel, cercas, moveis, andaimes, artesanato e produção de álcool.

Como uso potencial pode-se citar reabilitação de solos degradados e adaptação em áreas semi-

úmidas.

Segundo Murakami (2007), o crescimento médio anual desta espécie atinge em média 22-

44 m³/ha/ano, recomendando-se seu plantio em espaçamentos de 8m x 7m (PEREIRA E

BERALDO, 2007). Segundo Netto et al., (2008), o volume de massa seca produzido numa

plantação de 3 anos de idade, com 5000 colmos por hectare é de 16,3 103 kg/ha, possuindo,

segundo Anselmo Filho et al., (2004) 51,58% de carbono no peso total de sua biomassa,

classificada como C4, de alta absorção de carbono, o que contribui para o equilíbrio ambiental

(MURAKAMI, 2007).

2.1.4 Produção de polpa celulósica

A potencialidade do bambu como matéria-prima para produção de polpa celulósica e

papéis de elevadas resistências têm sido demonstrada por diversos pesquisadores ao longo do

mundo. Em alguns países como a China e a Índia, o bambu constitui a principal fonte de matéria-

prima para a produção de celulose e papel.

Foelkel e Barrichello (1975) em seus estudos indicam que existem diversos métodos

propostos para a obtenção de celulose de bambus e que os principais são: processo soda, processo

27

sulfato e processo sulfito neutro. As celuloses obtidas apresentaram rendimentos superiores a

50%, alta resistência ao rasgo e razoáveis resistências à tração e ao arrebatamento quase próximas

as apresentadas por polpas celulósicas derivadas de coníferas.

Gomide (1982), cita que a celulose de bambu é bem diferente das outras celuloses, tanto

de fibras de madeiras como de não-madeiras, apresentando alta resistência ao rasgo, semelhante

ou superior à de celulose kraft de coníferas, e resistência à tração e ao estouro também

semelhantes às dessas celuloses. Devido à alta relação comprimento/diâmetro, as fibras de bambu

apresentam alta flexibilidade e são, também, relativamente macias. São indicadas para a produção

de vários tipos de papéis, como absorvente, embalagem, impressão, escrita, entre outros. Apesar

das vantagens agronômicas e tecnologias a produção de polpa celulósica a partir do bambu ainda

pode ser considerada pequena. Esse fato pode ser explicado, entre outras razões, pela deficiência

de informações técnico-científicas sobre a constituição química e anatômica do bambu e de

conhecimentos tecnológicos referentes aos parâmetros de processamento industrial adequado

para essa matéria-prima.

O teor relativamente alto de holocelulose constitui uma das vantagens do bambu para a

produção de polpa celulósica e o teor de lignina é inferior ao das madeiras em geral, indicando

que a deslignificação do bambu durante a polpação pode ser realizada sem dificuldades.

Por outro lado, a espécie Bambusa vulgaris Schrad. apresenta um alto teor de extrativos,

tratando-se em grande parte de sustâncias amiláceas, o que constitui uma desvantagem para a

produção de polpa celulósica, uma vez que essas substâncias são hidrofóbicas e são solubilizadas

durante a polpação, diminuindo a ação dos reagentes e o rendimento. Além disso, outra

desvantagem é o alto teor de sílica presente na espécie, pois essa sílica leva a formação de

incrustações no ciclo de recuperação, causando problemas. Porém, a presença de sílica não

inviabiliza a utilização do bambu para a produção de celulose.

Gomide et al., (1983) em estudos experimentais realizados com a espécie Bambusa

vulgaris Schrad. para a produção de papéis tipo kraft, concluiu que existe grande potencialidade

desta espécie para a produção de papéis de altas resistências, comparáveis às obtidas em papéis

produzidos com madeiras de P. elliottii.

28

2.1.4.1 Características tecnológicas

2.1.4.1.1 Processo de polpação soda-antraquinona

No processo de polpação soda, o agente de deslignificação é o hidróxido de sódio

(NaOH). A utilização de antraquinona, como aditivo em processos alcalinos de produção de

celulose, data da segunda metade da década de setenta (HOLTON E CHAPMAN, 1977), quando

se descobriu que sua presença, mesmo em baixas dosagens, propiciava, além de aumento de

rendimento, incremento na taxa de deslignificação, resultando em menores teores de lignina

residual na polpa marrom. Posteriormente, outros benefícios foram observados.

Inicialmente, a utilização de antraquinona em processos alcalinos de polpação se deu mais

fortemente no Japão; posteriormente, foi aceita nos demais grandes produtores mundiais de

celulose. No Brasil, se podia observar o uso de antraquinona de forma limitada, em fábricas do

sul a partir da década de 80 (as quais operavam e operam com coníferas), houve considerável

expansão em sua utilização. Atualmente, a maior parte da produção de celulose no Brasil é

conduzida com a aplicação de antraquinona em seu processo.

A substituição do sulfeto pela antraquinona tem como vantagem a redução na emissão de

gases odoríficos e podendo ser utilizado nos equipamentos convencionais de polpação, sem

problemas adicionais de corrosão (SILVA et al., 2003).

O princípio de atuação da antraquinona, estabelecido por Landucci (1980), e comumente

aceito, é por meio de um ciclo redox entre carboidratos e ligninas. Dessa forma, a antraquinona

atua no processo de polpação contribuindo na preservação dos carboidratos e, também, no

fracionamento de ligninas. Com isso promove a oxidação do grupo terminal redutor dos

carboidratos, de aldeído a carboxílico, restringindo as reações de despolimerização terminal

(peeling), favorecendo o rendimento do processo, e o produto, antrahidroquinona (AHQ),

promove redução de ligninas causando clivagem das ligações β-aril éter, acelerando sua

dissolução no meio. Essa aceleração de deslignificação também contribui para o incremento de

rendimento do processo.

Desde o início da utilização industrial de antraquinona em produção de celulose, vários

aspectos técnicos têm sido considerados e avaliados. A preocupação inicial esteve focada em

incremento de rendimento da conversão de madeira em polpa. Diversos estudos, vários

desenvolvidos no Brasil (DIAS, 1979; GOMIDE e OLIVEIRA, 1980; LIMA et al., 1993;

29

ROBLES, 1996; SILVA JÚNIOR et al., 1997 e ALMEIDA, 1999) com madeira de eucalipto,

mostraram benefícios proporcionados pelo uso de antraquinona seja como aditivo único ou

associado a outro componente em cozimentos kraft. Posteriormente, houve um enfoque maior na

redução do número kappa do cozimento visando redução no uso de agentes de branqueamento.

A eficiente ação deslignificante da antraquinona, tanto em processo kraft como soda, pode

ser constatada por Gomide e Oliveira (1980), trabalhando com madeira de Eucalyptus urophylla.

Estes autores, também, detectaram aumentos nas resistências, principalmente com relação ao

rasgo e ao arrebentamento, sendo mínimos os ganhos em relação à resistência à tração.

Também, trabalhando com Eucalyptus grandis, Robles (1996) observou aumento de

rendimento depurado em todos os níveis de deslignificação estudados quando se utilizou 0,05%

de antraquinona, base madeira seca, em polpação kraft-antraquinona em comparação aos

resultados obtidos para o cozimento kraft referência. Nos resultados apresentados pelo autor,

também, pode ser observado que a polpa kraft-antraquinona, comparada à polpa kraft referência,

consumiu menos energia para ser refinada em todos os níveis de deslignificação testados, e

apresentou propriedades de resistências iguais ou superiores, com exceção das polpas de número

kappa 25 que se mostraram iguais ou inferiores. O autor conclui que o uso de antraquinona e, ou,

de polissulfetos conferem flexibilidade ao processo. Ainda segundo este autor, os resultados

médios mostraram que, com a utilização dos aditivos, houve redução na carga alcalina aplicada

no digestor, redução no teor de sólidos do licor negro por tonelada de celulose (de 1,28 para 1,15

tss/adt), redução no teor de rejeito (de 0,52 para 0,44%) e aumento da viscosidade da polpa na

saída do digestor (de 36,5 para 46,9 cP), mantendo o mesmo nível de deslignificação (número

kappa 16 ± 0,5). Nesses resultados, também, pode ser verificado o aumento no teor médio de

hemiceluloses da polpa branqueada (de 1,65% para 2,23%) o que refletiu na menor demanda de

energia específica de refino da polpa branqueada (de 143,55 para 133,28 kWh/t).

Silva et al., (2001a , 2001b), trabalhando com madeira de Eucalyptus sp em polpação

kraft, verificaram o efeito da redução de sulfidez com a correspondente compensação com

antraquinona. Foram avaliados diferentes níveis de sulfidez combinadas a diferentes dosagens de

antraquinona, com mesma carga de álcali aplicada, para que se alcançasse o mesmo nível de

deslignificação. Os autores concluíram que a redução de sulfidez pode ser compensada pela

adição de antraquinona.

30

2.1.4.1.2 Processo de polpação bissulfito-base magnésio (magnefite)

A origem do processo sulfito é atribuída aos esforços do químico norte americano

Benjamin Chew Tilghman, quem criou a sua patente em novembro de 1867, intitulada

“Tratamento de Sustâncias Vegetais para Fazer Polpa para Papel”.

Sanyer e Chidester (1963) classificam o processo sulfito da seguinte maneira:

- sulfito ácido: quando o pH do licor de cozimento esta entre 1,5 e 2,5;

- bissulfito: aquele em que o pH do licor de cozimento varia entre 2,5 e 5,5;

- sulfito neutro: processo que é considerado como semi-químico no qual o pH do licor de

cozimento está ente 5,5 e 8,5;

- sulfito em dois estágios: no qual o pH do licor de cozimento pode apresentar os

seguintes valores:

- 1° estágio: 5,0 a 7,5 ou 1,5 a 5,5

- 2° estágio: 1,5 a 3,0 ou 7,5 a 9,0

Segundo Rydholm (1965), atualmente, a base dominante usada no processo sulfito é o

magnésio. As soluções aquosas correspondentes a bissulfito de magnésio são solúveis em pH

entre 5 e 6. A grande vantagem do processo bissulfito de magnésio comparado com o de base

cálcio está em seu comportamento físico-químico. A decomposição térmica do sulfito de

magnésio (MgSO3) ocorre à baixa temperatura, geralmente com pouca quantidade de dióxido de

enxofre (SO2). O sulfato de magnésio obtido da combustão do licor gasto de sulfito de magnésio

pode ser decomposto termicamente na presença de carbono das substâncias orgânicas dissolvidas

gerando SO2 em forma de gás e oxido de magnésio segundo a seguinte eq. (1):

2�� + � → 2�� + 2�� + ��

(1)

Sob ação do anidrido sulfuroso, a lignina dá origem a compostos lignossulfônicos

solúveis em água. Este é o princípio da fabricação das pastas de bissulfito. Na prática utiliza-se

não o anidrido sulfuroso, mas uma solução aquosa de uma mistura deste com bissulfito de cálcio

ou magnésio, a fim de reduzir/evitar a formação de ácido sulfúrico, que pode contribuir para a

31

degradação da polpa celulósica. A lixívia bissulfítica é obtida pela ação do gás sulfuroso sobre

leite da base, ou enviando o gás para torres guarnecidas do mineral com aspersão de água. O

anidrido sulfuroso é produzido pela combustão de enxofre ou de piritas (dissulfeto de ferro,

FeS2).

Segundo a qualidade que se quer obter das pastas, as lixívias bissulfíticas contêm de 3 a

4% de SO2 livre e 1% de SO2 no estado bissulfito. As polpas com baixos níveis de

deslignificação ou não - branqueáveis exigem menos anidrido sulfurosos que exigem menos

anidrido sulfuroso que as polpas branqueáveis.

Neste sentido, Sanyer e Chidester (1963) citam o uso de base cálcio e magnésio no

processo sulfito, mais quando esta primeira é usada deve-se ter uma quantidade relativamente

grande de anidro sulfuroso livre e o pH do cozimento deve ser mantido entre 1,5 e 2,3 para que

não ocorra a precipitação do sulfito de cálcio.

Barrichello et al., (1971 apud MARKANT et al., 1965), considerou o progresso das

técnicas de polpação responsáveis pelo aumento da aceitação comercial do processo bissulfito

usando-se o magnésio como base, o qual é conhecido formalmente como processo magnefite, no

qual o pH deve estar entre 4,5 e 5,5, não precisando ter excesso de anidro sulfuroso livre.

Embora reconhecendo o emprego generalizado do processo sulfato, Parsons (1960),

Rydholm (1965), Leiter (1969) e Barrichello et al. (1971), consideram que o processo bissulfito

apresenta vantagens apreciáveis tais como:

- menor tempo de cozimento;

- rendimentos maiores de celulose;

- para a fabricação de papel de jornal a celulose não necessita branqueamento e apenas

simples alvejamento;

- melhor e mais fácil recuperação das espécies químicas.

- não há problemas de poluição do ar e água.

32

2.2 Objetivos

O objetivo geral deste trabalho é definir, entre os processos de polpação soda-

antraquinona e bissulfito-base magnésio, qual é o mais adequado para a produção de polpa

celulósica branqueável e não-branqueável de bambu. Para a avaliação dos processos em questão

serão considerados os parâmetros de processo e qualidade da polpa tais como rendimento,

intensidade de deslignificação, características da lixívia e propriedades físico-mecânicas das

polpas.

Com os resultados obtidos neste trabalho espera-se contribuir para definir qual o processo

de polpação mais adequado a obtenção de polpa celulósica utilizando-se Bambusa vulgaris

Schrad. como fonte de matéria-prima. Desta forma espera-se também que o setor de celulose e

papel no Brasil possa investir na implantação de novas fábricas de celulose e papel utilizando-se

o bambu como fonte de fibras.

33

2.3 Material e métodos

2.3.1 Material

Para realização deste trabalho foram utilizados cavacos obtidos industrialmente de

touceiras de Bambusa vulgaris Schrad. com 2 anos de idade das plantações da empresa Itapagé

S/A, na fazenda Cajulândia, situada na cidade Coelho Neto, estado do Maranhão, região leste,

posicionado globalmente à latitude 04° 15' 25" S e longitude 43° 00' 46" O. Esta região apresenta

temperaturas médias de 28°C e um clima tropical semi-árido com 1000 mm de precipitação e

1500mm de evapo-transpiração anual. Encontra-se segundo o Sistema Brasileiro de Classificação

de Solos no tipo latossolo vermelho amarelo (94,06%) e laterita hidromórfica (5,94%).

Figura 1 - Localização do município Coelho Neto/MA - Brasil

34

2.3.2 Métodos

2.3.2.1 Classificação dos cavacos

Quando da chegada dos cavacos ao Laboratório de Química, Celulose e Energia “Luiz

Ernesto George Barrichello” do Departamento de Ciências Florestais da USP/ESALQ, os

mesmos foram submetidos a um processo de classificação manual para remoção de cascas, lascas

e cavacos defeituosos. Posteriormente os cavacos foram submetidos a um processo de tamisação

em conjunto de peneiras dotado de movimento vibratório para remoção de finos, cascas e cavacos

de grandes dimensões (over-size). Foram selecionados os cavacos com espessura entre 4 e 6mm.

Os cavacos classificados foram homogeneizados, secos ao ar, armazenados em sacos de

polietileno e mantidos sob refrigeração para análises posteriores

Figura 2 - Classificador elétrico com peneiras vibratórias (dir.) e bandejas para homogeneização da umidade dos

cavacos (esq.)

35

2.3.2.2 Densidade básica e densidade aparente dos cavacos

A densidade básica dos cavacos foi determinada através do método do máximo teor de

umidade (BRASIL; FOELKEL; BARRICHELO, 1972), tomando-se 10 amostras de

aproximadamente 20g de cavacos cada. Os resultados são apresentados como sendo a média

aritmética das 10 amostras.

A densidade aparente dos cavacos foi determinada em triplicata pelo método volumétrico

conforme descrito por Rezende et al., (1988), com a seguinte eq. (2):

�� = ��

�� (2)

Onde:

ρap= densidade aparente

map= massa aparente

Vap= volume aparente

2.3.2.3 Caracterização morfológica das fibras

Para determinação das dimensões das fibras foram retiradas com uso de estilete pequenas

lascas de vários cavacos até integralizar aproximadamente 50g. Este material foi submetido à

maceração pelo com peróxido de hidrogênio e ácido acético 1:1 a 60 ºC por um período

suficiente para que ocorresse a individualização dos elementos anatômicos. Após a

individualização do material o mesmo foi lavado com água destilada. Com o material dissociado

foram montadas 10 lâminas histológicas e de cada lâmina foram medidos comprimento, largura,

diâmetro do lume e espessura de parede de 10 fibras, totalizando 100 medições.

Com os valores médios das dimensões das fibras foram calculadas as seguintes relações

com as seguintes equações: fração de parede (FP) eq. (3), coeficiente de flexibilidade (CF) eq.

(4), índice de enfeltramento (IE) eq. (5) e índice de Runkel (IR) eq. (6), a continuação:

�� =

2 ∗ ��

∗ 100 (3)

36

�� =

��

∗ 100 (4)

�� =

��

(5)

�� =

2 ∗ ��

(6)

Onde:

C = comprimento da fibra;

E = espessura da parede da fibra;

L = largura da fibra;

DL = diâmetro do lume da fibra.

2.3.2.4 Composição química da madeira

Uma amostra de cavacos classificados de Bambusa vulgaris Schrad. foi reduzida à

serragem em moinho laboratorial e classificada em peneiras de 40-60 mesh. O teor de pentosanas

foi obtido conforme metodologia TAPPI - T223 cm-01. O teor de cinzas na madeira foi definido

segundo metodologia TAPPI – T211 om-02 e finalmente os teores de extrativos, lignina e

holocelulose segundo a metodologia utilizada no LQCE-LEGB (Apêndice A); as análises foram

realizadas em triplicata.

2.3.2.5 Processos de polpação

Para simulação dos processos de polpação soda-antraquinona e bissulfito foi utilizado um

digestor de circulação forçada e aquecimento elétrico marca Technological Solutions Integrated,

com dois vasos de aço inoxidável com capacidade de 10L cada, apresentado na figura 3.

Neste trabalho foi avaliada estratégia de polpação visando à obtenção de polpas

branqueáveis (número kappa 30±2) e não - branqueáveis (número kappa 50±2); os cozimentos

foram realizados em triplicata, totalizando 12 conjuntos de dados assim sumarizados:

- 2 processos de polpação (soda-antraquinona e bissulfito);

- 2 níveis de deslignificação (número kappa 30±2 e número kappa 50±2);

37

- 3 repetições.

Figura 3 - Digestor marca Technological Solutions Integrated

2.3.2.5.1 Processo de polpação soda-antraquinona

Para definição das condições de polpação soda-antraquinona visando a obtenção das

polpas com os níveis de deslignificação definidos, foi realizada inicialmente uma curva de

cozimento com diferentes cargas de álcali, utilizando-se digestor rotativo aquecido

eletronicamente RegMed, dotado com 8 cápsulas individualizadas com capacidade de 450mL

cada, possibilitando a execução de todas as amostras com diferentes níveis de álcali ativo de uma

vez só. Na tabela 1 são apresentadas as condições de cozimento.

38

Tabela 1 - Condições para a curva de cozimento do processo de polpação soda-antraquinona, kappa 30±2 e 50±2

Parâmetros Condições Álcali Ativo, % como NaOH 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 e 20

Madeira, g 70 Relação licor:madeira, L:kg 4:1

Antraquinona (AQ), % base cavaco seco 0,05 Temperatura mínima, ºC 25 Temperatura máxima, ºC 170

Tempo de aquecimento, min. 80 Tempo de cozimento, min. 60

2.3.2.5.2 Processo de polpação bissulfito-base magnésio (magnefite)

As condições operacionais do processo bissulfito encontram-se apresentadas na tabela 2.

Deve-se mencionar que as condições apresentadas em dita tabela são oriundas de ampla revisão

bibliográfica e cozimentos experimentais preliminares com diferentes fatores H (tempo de

aquecimento/cozimento e temperaturas variáveis), relações licor:madeira e cargas de SO2. Na sua

maioria, ditas revisões bibliográficas são de publicação antiga, devido ao desuso deste processo e

pesquisas/produção científica atual quase ou totalmente inexistente.

O licor de cozimento bissulfito requer um preparo específico o qual se encontra

detalhadamente descrito no Apêndice B.

Tabela 2 - Condições do processo de polpação bissulfito, kappa 30±2 e 50±2

Parâmetros Condições SO2, % 26

SO2 total inicial, % 5,0 SO2 livre inicial, % 2,5

SO2 combinado inicial, % 2,5 Madeira, kg 1,5

Relação licor:madeira, L:kg 5:1 Temperatura máxima, ºC 155

Tempo de aquecimento, min. 390 Tempo de cozimento, min. *

Nota: Sinal convencional utilizado: * Tempos variáveis visando à obtenção de polpas celulósicas com números kappa 30±2 e 50±2

39

2.3.2.6 Análises de licores negros ao longo dos processos de polpação

Determinadas as condições experimentais, durante o processo de polpação soda-

antraquinona, foram coletadas amostras de 20mL de licor negro a cada 20 minutos.

No processo bissulfito os intervalos foram de 2 horas na fase de aquecimento e 30

minutos na fase de cozimento. Deve-se ressaltar que neste processo foram escolhidos intervalos

de coleta de licor amplos na fase de aquecimento devido ao longo tempo de cozimento, o que

ocasionaria um elevado número de amostras, que por sua vez alteraria a relação licor:madeira;

comprovou-se esta questão nos cozimentos preliminares, devido a que na fase de aquecimento os

valores referentes a pH e teores de SO2 total, livre e combinado mantinham-se constantes.

Foram também coletadas amostras de licor negro ao final de cada cozimento.

Os licores obtidos foram analisados de acordo com os parâmetros descritos na tabela 3.

Tabela 3 - Parâmetros determinados nos licores negros resultantes dos processos soda-antraquinona e bissulfito

Parâmetro Norma Teor de lignina, % Metodologia descrita no apêndice C

Álcali efetivo e residual, g/L * TAPPI T625 wd-99 pH do licor TAPPI T625 wd-99

SO2 total, livre e combinado residual, % ** TAPPI T604 om-04 Nota: Sinal convencional utilizado: * parâmetro determinado unicamente no processo de polpação soda-antraquinona ** parâmetro determinado unicamente no processo de polpação bissulfito

2.3.2.7 Parâmetros determinados nas polpas

Ao final de cada cozimento as polpas foram lavadas exaustivamente em água corrente,

depuradas em depurador laboratorial com fendas de 0,5mm, centrifugadas, desagregadas e

armazenadas em sacos de polietileno e mantidas sob refrigeração para análises posteriores; os

rejeitos foram coletados e secos em estufa 105±3 ºC até peso constante.

As polpas obtidas foram analisadas de acordo com os parâmetros descritos na tabela 4.

40

Tabela 4 - Parâmetros determinados nas polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito

Parâmetro Norma

Rendimento bruto, % Relação entre peso absolutamente seco (a.s.) de celulose e peso

a.s. de madeira

Teor de rejeitos, % Relação entre peso a.s. de rejeitos (material retido em peneira com fenda de 0,5 mm de depurador laboratorial) e peso a.s. de

madeira Número kappa TAPPI – T236 om-99

Ácidos hexenurônicos, µmol/g TAPPI – T282 pm-07 Seletividade Teor de rendimento depurado/número kappa

Viscosidade, cP * TAPPI – T230 om-04 Nota: Sinal convencional utilizado: * parâmetro determinado unicamente nas polpas celulósicas com número kappa 30±2

2.3.2.8 Propriedades físico-mecânicas das polpas celulósicas

Para a determinação das propriedades físico-mecânicas das polpas celulósicas as mesmas

foram submetidas a processo de refino (4 níveis – tempos de refino) em moinho tipo Jokro marca

RegMed, utilizando-se 16g a.s. de polpa por parcela, a consistência de 6% de acordo com Brasil

et al., (1975). Os tempos de refino utilizados foram de 0, 20, 40 e 60 minutos.

Após o refino determinou-se a drenabilidade, denotada como grau Shopper Riegler (°SR),

segundo a norma ABNT NBR 1431: 2004 e foram formadas 10 folhas por tratamento em

formador tipo Koethen Rapid de acordo com metodologia TAPPI - T205 sp-02.

Segundo a mesma metodologia, as folhas foram devidamente prensadas e acondicionadas

em sala climatizada com 50±2 % de umidade relativa e temperatura de 23±2 ºC.

Os ensaios físicos-mecânicos foram realizados no Laboratório de Papel e Celulose (LPC)

do Centro de Tecnológico de Recursos Florestais do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT)

em São Paulo; as normas utilizadas encontram-se apresentadas na tabela 5.

41

Tabela 5 – Testes físicos-mecânicos realizados nas polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito

Ensaio Norma

Pasta celulósica: determinação das propriedades físicas em folhas formadas em

laboratório ABNT NBR 14527: 2009

Gramatura, g/m2 ABNT NBR NM ISO 536: 2000

Espessura, mm Volume especifico aparente, cm3/g

ABNT NBR NM ISO 534: 2006

Alvura, % ABNT NBR NM ISO 2470: 2001

Resistência ao ar, s/100mL ABNT NBR NM ISO 5636-5: 2006

Resistência ao arrebentamento, kPa ABNT NBR NM ISO 2758: 2007

Resistência à tração, kN/m ABNT NBR NM ISO 1924-2: 2001

Alongamento, % ABNT NBR NM ISO 1924-2: 2001

Resistência ao rasgo, Mn ABNT NBR NM ISO 1974: 2001

42

2.4 Resultados e Discussões

2.4.1 Caracterização da matéria-prima

A densidade básica é um dos parâmetros mais importantes para a determinação da

qualidade da madeira para produção de polpa celulósica por ser de fácil determinação e por estar

diretamente relacionada às principais características do produto final (FOELKEL et al., 1992).

Com isso, este parâmetro tem se constituído em um índice universal para avaliar a qualidade da

madeira, que, de qualquer forma, deve ser analisado com critério para não se cometer erros nem

exageros (FOELKEL et al., 1992; SILVA JÚNIOR, 1997).

Os cavacos de Bambusa vulgaris Schrad. utilizados neste trabalho apresentaram

densidade básica média de 0,552±0,03 g/cm3

A densidade básica do material em estudo apresenta valores bem similares aos

encontrados por Azzini et al. (1987), que avaliando material com 3 anos da Estação Experimental

de Tatuí, do Instituto Agronômico de Campinas (SP) encontrou uma amplitude de resultados

entre 0,487 e 0,619 g/cm3.

Para caracterização de matérias-primas destinadas à produção de polpa celulósica é

importante a determinação das dimensões das fibras, pois as mesmas estão em estreita associação

com a qualidade da polpa e as características do papel.

A partir das dimensões morfológicas das fibras, foram estabelecidas algumas relações,

procurando-se correlacioná-las com as resistências e demais características da polpa celulósica.

As principais relações, segundo Mogollón e Aguilera, (2002) são: índice de enfeltramento,

coeficiente de flexibilidade, fração parede, e índice de Runkel.

Na tabela 6 estão apresentadas as dimensões e relações morfológicas das fibras dos

cavacos de Bambusa vulgaris Schrad. utilizados neste trabalho.

43

Tabela 6 – Resultados das dimensões e relações morfológicas das fibras de Bambusa vulgaris Schrad.

Dimensões e relações Média Desvio Padrão Coeficiente de Variação, %

Comprimento, mm 3,00 0,73 24,11 Largura, µm 22,30 8,51 38,07

Diâmetro do lume, µm 10,20 9,61 94,48 Espessura da parede, µm 6,10 3,00 49,22

Fração de parede, % 55,00 - - Coeficiente de flexibilidade, % 45,00 - -

Índice de enfeltramento 134,60 - - Índice de Runkel 1,19 - -

Nota: Sinal convencional utilizado: - Não se aplica dado numérico

As dimensões das fibras encontradas por Castro e Silva (2005) para Bambusa vulgaris

Schrad. com 2 anos foram semelhantes as do material em estudo, sendo os valores obtidos

3,43mm para comprimento, 15,41µm para largura, 3,73µm para diâmetro lume e 5,84µm para

espessura de parede. O comprimento foi superior ao encontrado neste trabalho, mas cabe ressaltar

que esta característica melhora o enfeltramento das fibras, que por sua vez está relacionado à

resistência a tração da polpa celulósica e papel.

Considerando o índice de Runkel obtido, 1,19, a polpa celulósica obtida poderá ser

utilizada para produção de papéis de elevada qualidade, com boa ligação entre fibras. A fração

parede das fibras de B. vulgaris Schrad. utilizadas neste trabalho, encontra-se dentro do padrão

para produção de polpa celulósica de boa qualidade; de acordo com Mogollón e Aguilera (2002),

para valores de fração parede superiores a 40% assume-se que as fibras apresentam boa

flexibilidade.

O coeficiente de flexibilidade indica o grau de colapso (achatamento) que as fibras sofrem

durante o processo de fabricação do papel, quanto maior seu valor, mais flexível será a fibra,

ocorrendo maiores possibilidades de ligações entre as mesmas, o que tende a aumentar as

resistências à tração e ao estouro (SHIMOYAMA; WIECHETECK, 1993). Segundo Mogollón e

Aguilera (2002), para o índice de enfeltramento, quanto maior o seu valor, maior resistência ao

rasgo terá o papel, sendo assim muito bom o valor encontrado para Bambusa vulgaris Schrad., já

que confere uma excelente flexibilidade e boa resistência ao papel produzido.

Para todas as dimensões das fibras encontradas observou-se elevados coeficientes de

variação e isso se deve a variação anatômica que ocorre no lenho de B. vulgaris Schrad.

44

Complementarmente às análises de densidade básica e dimensões de fibras, considera-se

fundamental a avaliação dos principais componentes químicos da madeira, pois estes exercem

grande influência sobre os processos químicos de polpação, interferindo na qualidade do produto

final e são considerados fatores limitantes para determinadas utilizações da madeira

(ANDRADE, 2006).

Os processos químicos de polpação são influenciados pela composição química da

matéria-prima, a qual é determinante na eficiência do processo de polpação, influenciando no

consumo de reagentes, no rendimento em polpa celulósica, na quantidade de sólidos gerados e

outros fatores. Os extrativos e a lignina são constituintes considerados como indesejáveis no

processo de produção de celulose química, sendo suas determinações, indicativos que podem

propiciar indiretamente estimativas sobre rendimento de processo e consumo de reagentes

durante a polpação.

Na tabela 7 estão apresentados os resultados da composição química da madeira de

Bambusa vulgaris Schrad. utilizados neste estudo.

Tabela 7 – Resultados da composição química da madeira de Bambusa vulgaris Schrad.

Componente, % Média Desvio Padrão Coeficiente de Variação, % Holocelulose 67,63 0,48 0,70 Lignina total 22,91 0,24 1,07

Lignina insolúvel 22,03 0,21 0,98 Lignina solúvel 0,88 0,05 5,72 Extrativos totais 9,46 0,36 3,87

Pentosanas 16,22 1,38 8,48 Cinzas 1,16 0,05 5,05

Os resultados de composição química do material em estudo encontram-se semelhantes a

outros trabalhos que utilizaram a mesma espécie. Gomide (1982) encontrou para Bambusa

vulgaris Schrad. teores de holocelulose, lignina, extrativos, pentosanas e cinzas com valores de

64,94, 17,91, 13,37, 16,69 e 1,05% respectivamente.

45

2.4.2 Processos de polpação

No processo de polpação soda-antraquinona foi realizada uma curva de cozimento com

diferentes pontos de álcali, visando determinar a carga alcalina necessária para atingir números

kappa de 30±2 e 50±2.

Figura 4 - Curva de cozimento para o processo de polpação soda-antraquinona, kappa 30±2 e 50±2

Os resultados apresentados na figura 4 mostram o efeito da carga alcalina sobre a

deslignificação de cavacos de Bambusa vulgaris Schrad. Os resultados obtidos mostram que com

carga alcalina de 19% e 15% (ressaltados e rotulados na figura) se obtém polpas celulósicas com

número kappa 30±2 e 50±2 respectivamente. Nestes dois pontos os rendimentos depurados foram

de 47,12 e 52,65% com 0,68 e 1,85% de rejeitos respectivamente.

Delimitadas as condições para os cozimentos, passou-se a fase de cozimentos definitivos.

Uma vez finalizados os cozimentos soda-antraquinona em triplicata, foram determinados

os demais parâmetros, os quais são compilados na tabela 8.

50,70

30,54

R² = 0,9789

24

28

32

36

40

44

48

52

56

60

64

13 14 15 16 17 18 19 20

Núm

ero

kapp

a

Álcali ativo, % como NaOH

46

Tabela 8 – Resultados dos parâmetros determinados nos cozimentos do processo de polpação soda-antraquinona, kappa 30±2 e 50±2

Parâmetros Kappa 30±2 Kappa 50±2

Média DP CV, % Média DP CV, %

AA, % como NaOH 19,00 - - 15,00 - - Fator H 1218,00 - - 1218,00 - -

Número kappa 31,80 1,65 5,18 50,92 1,01 1,98

Rendimento Bruto, % 48,57 1,00 2,06 54,13 0,67 1,23

Rendimento Depurado, % 48,07 1,00 2,08 52,10 0,70 1,33

Teor de Rejeitos, % 0,49 0,06 12,39 1,43 0,02 1,40

Ácidos Hexenurônicos, µmol/g 1,66 0,66 39,85 2,11 0,32 15,31 Seletividade 1,51 0,05 3,40 1,04 0,03 3,14

Viscosidade, cP 28,72 0,91 3,16 - - - Nota: Sinal convencional utilizado: - Não se aplica dado numérico

O mesmo foi feito para com os cozimentos bissulfito base-magnésio, apresentando-se os

resultados na tabela 9.

47

Tabela 9 – Resultados dos parâmetros determinados nos cozimentos do processo de polpação bissulfito, kappa 30±2 e 50±2

Parâmetros Kappa 30±2 Kappa 50±2

Média DP CV, % Média DP CV, %

SO2, % 26,00 - - 26,00 - -

SO2 total inicial, % 5,35 0,15 2,75 4,98 0,13 2,63

SO2 livre inicial, % 2,69 0,01 0,43 2,49 0,14 5,47

SO2 combinado inicial, % 2,66 0,14 5,26 2,52 0,11 4,34

Fator H 1128,00 - - 828,00 - -

Número kappa 28,17 0,93 3,30 48,13 1,91 3,98

Rendimento Bruto, % 45,10 0,75 1,67 48,07 0,68 1,42

Rendimento Depurado, % 45,07 0,75 1,67 48,06 0,68 1,42

Teor de Rejeitos, % 0,03 -- 14,80 0,10 0,01 52,21

Ácidos Hexenurônicos, µmol/g 6,47 0,38 5,93 8,03 1,23 15,33

Seletividade 1,60 0,08 1,41 1,00 0,03 2,83

Viscosidade, cP 23,59 1,41 5,99 - - -

Nota: Sinal convencional utilizado: - Não se aplica dado numérico

-- Dado numérico igual a zero resultante de arredondamento ≤ 0,009

Foi utilizado o programa computacional SAS para aplicar analise estatística ANOVA nos

2 processos; com 4 tratamentos e 3 observações cada, mas não houve diferença significativa nos

resultados.

Para uma melhor comparação e discussão dos resultados dos processos em estudo, são

apresentados a seguir gráficos contrastando os dados individuais de cada parâmetro nos dois

processos.

48

Figura 5 – Tempos totais de aquecimento (impregnação) e bissulfito, kappa 30±2 e 50±2

Apesar do fator H usado no processo soda

deslignificação) ser maior dos usados no bissulfito (1128 para número kappa 30±2 e 828 para

número kappa 50±2), os tempos de cozimento

5 são, em média, 3,82 vezes superiores aos do processo soda

explicada pelo lento aquecimento ou impregnação (0,39 versus 2,13

temperatura máxima usada no processo bissulfito. Neste processo o aquecimento precisa ser

desse jeito, já que com um aquecimento rápido, temperaturas maiores do que 155

acima de 5 kg/cm2 é formado ácido lignosulf

baixando o pH e por conseqüência queimando a matéria prima.

Na comparação de diferentes processos de polpação, o tempo total de cozimento é um

importante parâmetro, pois é determinante no dimensionamento de uma unidade industrial;

quanto maior o tempo de cozimento é necessário maior volume de reatores para uma mesma

capacidade de produção de polpa celulósica. Conforme discutido anteriormente, o processo

bissulfito requer um volume de digestores 4 vezes superior ao necessário para o processo soda

2,33 hrs

04080

120160200240280320360400440480520560600

Soda-AQ kappa 30±2 Soda

Tem

po, m

in

aquecimento (impregnação) e cozimento dos processos de polpação soda

Apesar do fator H usado no processo soda-antraquinona (1218 para ambos os níveis de


empos de cozimento deste último processo, como se evidencia na figura

5 são, em média, 3,82 vezes superiores aos do processo soda-antraquinona; esta diferença é

explicada pelo lento aquecimento ou impregnação (0,39 versus 2,13 °C/min.

máxima usada no processo bissulfito. Neste processo o aquecimento precisa ser

desse jeito, já que com um aquecimento rápido, temperaturas maiores do que 155

é formado ácido lignosulfônico em excesso, aumentando o teor de SO

baixando o pH e por conseqüência queimando a matéria prima.



mpo de cozimento é necessário maior volume de reatores para uma mesma


bissulfito requer um volume de digestores 4 vezes superior ao necessário para o processo soda

9,5 hrs

2,33 hrs

8,33 hrs

Soda-AQ kappa 50±2 Bissulfito kappa 30±2 Bissulfito kappa 50

Aquecimento Cozimento

ção soda-antraquinona e

antraquinona (1218 para ambos os níveis de


deste último processo, como se evidencia na figura

antraquinona; esta diferença é

min.) e menor

máxima usada no processo bissulfito. Neste processo o aquecimento precisa ser

desse jeito, já que com um aquecimento rápido, temperaturas maiores do que 155 °C e pressões

nico em excesso, aumentando o teor de SO2 livre,



mpo de cozimento é necessário maior volume de reatores para uma mesma


bissulfito requer um volume de digestores 4 vezes superior ao necessário para o processo soda-

8,33 hrs

Bissulfito kappa 50±2

49

antraquinona, considerando-se a mesma capacidade de produção da unidade industrial; este fato

implica em um investimento significativamente maior na unidade industrial.

Adicionalmente ao maior volume de reatores requerido pelo processo bissulfito em

comparação ao processo soda-antraquinona para produção de polpa celulósica de Bambusa

vulgaris Schrad., os digestores para o processo bissulfito precisam ser construídos em aço

inoxidável enquanto os digestores para o processo soda-antraquinona são construídos em aço

carbono, que é significativamente mais barato que o aço inoxidável.

Os aspectos mencionados anteriormente permitem concluir que, considerando-se

unicamente o volume de reatores e o seu material de construção, os investimentos em uma

unidade industrial para produção de celulose de Bambusa vulgaris Schrad. através do processo

bissulfito é no mínimo 3,8 vezes superior a uma unidade de produção de mesma capacidade que

utiliza o processo soda-antraquinona.

Na avaliação de processos de polpação, o rendimento é um parâmetro de fundamental

importância por estar relacionado ao consumo específico de madeira bem como a geração de

sólidos para queima em caldeira. O consumo específico de madeira é de especial importância,

pois a madeira representa entre 60 e 80% do custo de produção de polpa celulósica e ainda

impacta na intensidade das atividades silviculturais; maiores rendimentos industriais implicam

em menores consumos específicos de madeira e em menores custos de produção de polpa

celulósica.

Nos processos químicos de polpação a fração da madeira que não é convertida em polpa

celulósica é dissolvida e incorporada ao licor negro que posteriormente é evaporado e queimado

em caldeira; deve-se destacar que as caldeiras de recuperação apresentam capacidade de queima

de licor negro limitada; quanto menor o rendimento, maior a geração de sólidos orgânicos é

conseqüentemente menor a capacidade de produção de polpa celulósica; tendo-se a capacidade de

queima da caldeira de recuperação como restrição.

Na figura 6 são apresentados os resultados de rendimento bruto para os processos de

polpação e níveis de deslignificação aplicados neste trabalho.

50

Figura 6 – Rendimentos brutos das polpas celulósicas dos processos de polpação sodakappa 30±2 e 50±2

O rendimento bruto expressa

de polpação em comparação com a madeira alimentada inicialmente, sem levar em

o teor de rejeitos ainda presentes na polpa.

Os resultados apresentados na figura 6 mostram que:

- quanto maior a intensidade de deslignificação (menor número kappa) menor o

rendimento, independentemente do processo de polpação;

- o processo bissulfito, independentemente do nível de deslignificação ap

rendimentos que o processo soda

A intensidade de deslignificação é inversamente proporcional a degradação dos

carboidratos nos processos químicos de polpação. Nas polpas com número kappa 50±2 há uma

maior quantidade de lignina residual do que nas polpas com número kappa de 30±2;

conseqüentemente, nas polpas com maiores números kappa a intensidade de

carboidratos durante a polpação foi menor, e resultou em maiores rendimentos.

A continuação serão apresentados os

48,57

40414243444546474849505152535455

kappa 30

Ren

dim

ento

bru

to, %

Rendimentos brutos das polpas celulósicas dos processos de polpação soda-antraquinona e bis

O rendimento bruto expressa a quantidade de polpa celulósica obtida ao final do

em comparação com a madeira alimentada inicialmente, sem levar em

o teor de rejeitos ainda presentes na polpa.

resultados apresentados na figura 6 mostram que:

quanto maior a intensidade de deslignificação (menor número kappa) menor o

rendimento, independentemente do processo de polpação;

o processo bissulfito, independentemente do nível de deslignificação apresenta menores

rendimentos que o processo soda-antraquinona.



a residual do que nas polpas com número kappa de 30±2;

, nas polpas com maiores números kappa a intensidade de degradação dos

foi menor, e resultou em maiores rendimentos.

A continuação serão apresentados os resultados do rendimento depurado.

54,13

45,10

48,07

kappa 30±2 kappa 50±2

Soda-AQ Bissulfito

antraquinona e bissulfito,

polpa celulósica obtida ao final do processo

em comparação com a madeira alimentada inicialmente, sem levar em consideração

quanto maior a intensidade de deslignificação (menor número kappa) menor o

resenta menores



a residual do que nas polpas com número kappa de 30±2;

degradação dos

48,07

Figura 7 – Rendimentos depurados das polpas celulósicas dos processos de polpação sodakappa 30±2 e 50±2

O rendimento depurado representa a quantidade de polpa celuló

processo de depuração, ou seja, livre de rejeitos. Sendo assim se constitui em um

fundamental importância no processo de polpação,

branqueáveis já que a madeira se

Através dos resultados obtidos nota

que foi utilizada uma dosagem maior de álcali ativo no processo

bissulfito. Tal diminuição de rendimento está r

madeira, principalmente polissacarídeos de baixo peso molecular, sendo as hemiceluloses as

degradadas durante o processo de polpação e também a degradação da lignina,

reação desejável no processo.

Relacionando-se o número kappa das polpas com o rendimento depurado obtido,

verificar que os níveis de deslignificação também

rendimento bruto, pode-se visualizar na

cozimentos bissulfito foram menores que os do processo soda

48,07

404142434445464748495051525354

kappa 30

Ren

dim

ento

dep

urad

o, %

Rendimentos depurados das polpas celulósicas dos processos de polpação soda-antraquinona e bissulfito,

O rendimento depurado representa a quantidade de polpa celuló

processo de depuração, ou seja, livre de rejeitos. Sendo assim se constitui em um

fundamental importância no processo de polpação, especialmente para produção de polpas

já que a madeira se constitui num dos maiores itens de custo do processo.

Através dos resultados obtidos nota-se a diminuição do rendimento depurado a

que foi utilizada uma dosagem maior de álcali ativo no processo soda-antraquinona e tempo no

de rendimento está relacionada com a degradação dos carboidratos da

principalmente polissacarídeos de baixo peso molecular, sendo as hemiceluloses as

degradadas durante o processo de polpação e também a degradação da lignina,

o número kappa das polpas com o rendimento depurado obtido,

verificar que os níveis de deslignificação também o influenciam. Assim como ocorreu com o

visualizar na figura 7 que os rendimentos dep

bissulfito foram menores que os do processo soda-antraquinona.

52,70

45,07

kappa 30±2 kappa 50

Soda-AQ Bissulfito

51


O rendimento depurado representa a quantidade de polpa celulósica obtida após o

processo de depuração, ou seja, livre de rejeitos. Sendo assim se constitui em um parâmetro de

especialmente para produção de polpas

de custo do processo.

se a diminuição do rendimento depurado a medida

antraquinona e tempo no

elacionada com a degradação dos carboidratos da

principalmente polissacarídeos de baixo peso molecular, sendo as hemiceluloses as mais

degradadas durante o processo de polpação e também a degradação da lignina, porém essa é uma

o número kappa das polpas com o rendimento depurado obtido, pode-se

influenciam. Assim como ocorreu com o

depurados obtidos nos

48,07

kappa 50±2

52

Outro fato considerável a respeito de rendimento do processo está ligado ao teor

sólidos orgânicos gerados, sendo que quanto menor o rendimento do processo,

de sólidos orgânicos dissolvidos no licor

madeira durante a polpação, que por sua vez implica em uma menor capacidade de produção

considerando-se que a caldeira de recuperação seja o li

de aumentar a alimentação de cavacos nos digestores

mencionados, o aumento de rendimento leva a redução do consumo especifico de bambu, e que

por sua vez, tem impacto direto na redução d

A determinação do teor de rejeitos é de fundamental importância no dimensionamento do

sistema de depuração bem como na definição da estratégia para destinação dos rejeitos, como por

exemplo, retorno ao processo de polpação.

Figura 8 – Rejeitos das polpas celulósicas dos processos de polpação soda50±2

Conforme pode ser visualizado na figura

antraquinona se apresentaram basta

madeira não atingiu adequada individualização das

celulósica branqueável que levem a geração de rejeitos superiores a 1% devem ser avaliados com

0,49

0,000,100,200,300,400,500,600,700,800,901,001,101,201,301,401,50

kappa 30

Teor

de

reje

itos

, %Outro fato considerável a respeito de rendimento do processo está ligado ao teor

sólidos orgânicos gerados, sendo que quanto menor o rendimento do processo, ma

de sólidos orgânicos dissolvidos no licor ou tss/odt, os quais são provenientes da degradação da

, que por sua vez implica em uma menor capacidade de produção

se que a caldeira de recuperação seja o limitante da produção, havendo condições

de aumentar a alimentação de cavacos nos digestores. Além dos aspectos industriais


por sua vez, tem impacto direto na redução dos custos de produção.



exemplo, retorno ao processo de polpação.

Rejeitos das polpas celulósicas dos processos de polpação soda-antraquinona e bissulfito, kappa 30±2 e

Conforme pode ser visualizado na figura 8, o teor de rejeitos para cozimentos

bastante altos, indicando que sob estas condições de

adequada individualização das fibras. Processos produção de polpa


1,43

0,01 0,02


Soda-AQ Bissulfito

Outro fato considerável a respeito de rendimento do processo está ligado ao teor de

maior será o teor

degradação da

, que por sua vez implica em uma menor capacidade de produção

mitante da produção, havendo condições

Além dos aspectos industriais




antraquinona e bissulfito, kappa 30±2 e

, o teor de rejeitos para cozimentos soda-

estas condições de cozimento a

Processos produção de polpa


0,02

critério considerando-se a possibilidade de utilização de um desfibrador/refinador; tal fato se

justifica pela elevada perda de matéria

sistema de depuração.

Para os cozimentos bissulfito

relacionado com uma boa impregnação

polpação, associado a uma maior quantidade de licor:madeira e maior tempo de aquecimento

(impregnação). O teor de rejeitos no processo

matéria-prima e aos parâmetros do processo de polpação, principalmente tempo e

impregnação, fator H e carga alcalina (ALMEIDA, 2003). Para o

antraquinona pode-se observar que a

rejeitos, uma vez que a presença rejeitos está relacionada

rejeito observados para o processo soda

deslignificação, podem ser considerados normais em função do nível de deslignificação das

polpas.

Outro parâmetro calculado foi o de seletividade, o qual é apresentado à continuação.

Figura 9 – Seletividade das polpas celulósie 50±2

1,51

0,00

0,15

0,30

0,45

0,60

0,75

0,90

1,05

1,20

1,35

1,50

1,65

1,80

kappa 30

Sel

etiv

idad

ese a possibilidade de utilização de um desfibrador/refinador; tal fato se

justifica pela elevada perda de matéria-prima e ainda a necessidade de super-dimensionamento do

bissulfito o teor de rejeito foi bastante baixo o que por sua vez

relacionado com uma boa impregnação e difusão do licor na madeira durante o processo de


O teor de rejeitos no processo de polpação está relacionado às características da

os parâmetros do processo de polpação, principalmente tempo e

impregnação, fator H e carga alcalina (ALMEIDA, 2003). Para o processo de polpação

bservar que a carga alcalina apresenta efeito significativo sobre o teor de

rejeitos, uma vez que a presença rejeitos está relacionada à carga alcalina aplicada

rejeito observados para o processo soda-antraquinona, considerando



Seletividade das polpas celulósicas dos processos de polpação soda-antraquinona e bissulfito, kappa 30±2

1,04

1,60


Soda-AQ Bissulfito

53

se a possibilidade de utilização de um desfibrador/refinador; tal fato se

dimensionamento do

ante baixo o que por sua vez está

do licor na madeira durante o processo de


relacionado às características da

os parâmetros do processo de polpação, principalmente tempo e temperatura de

processo de polpação soda-

efeito significativo sobre o teor de

carga alcalina aplicada. Os níveis de

antraquinona, considerando-se os níveis de



antraquinona e bissulfito, kappa 30±2

1,00

kappa 50±2

54

A seletividade do processo de polpação pode ser expressa como sua capacidade

degradar a lignina sem ataque extensivo aos carboidratos, sua determinação pode

relacionando o teor de lignina residual e a quantidade de carboidratos na polpa.

seletividade pode-se utilizar a relação entre rendimento

avaliado.

Pode-se notar na figura 9 que a seletividade

deslignificação, não sendo observada diferença expressiva entre os processos. Maiores níveis de

deslignificação requerem condições de polpação mais drásticas, que por sua vez provocam um

aumento na intensidade indesejável nas reaç

mencionado. Para Peixoto et al

seletividade aumentando-se o tempo de cozimento e diminuindo as

cozimento. Isto é especialmente válid

Seguidamente, serão apresentados os resultados e discussões pertinentes aos ácidos

hexenurônicos.

Figura 10 - Ácidos hexenurônicos das polpas celulósicas dos processos de polpação sodakappa 30±2 e 50±2

1,66

0,000,501,001,502,002,503,003,504,004,505,005,506,006,507,007,508,008,50

kappa 30

Áci

dos

hexe

nurô

nico

s, µ

mol

/gA seletividade do processo de polpação pode ser expressa como sua capacidade

degradar a lignina sem ataque extensivo aos carboidratos, sua determinação pode

onando o teor de lignina residual e a quantidade de carboidratos na polpa. Para expressar a

se utilizar a relação entre rendimento depurado e número kappa

que a seletividade está efetivamente relacionada ao nível de



aumento na intensidade indesejável nas reações de degradação dos carboidratos conforme já

et al., (1999), alguns trabalhos demonstraram

se o tempo de cozimento e diminuindo as temperaturas máximas de

cozimento. Isto é especialmente válido para processos alcalinos.


Ácidos hexenurônicos das polpas celulósicas dos processos de polpação soda-antraquinona e

2,11

6,47

8,03


Soda-AQ Bissulfito

A seletividade do processo de polpação pode ser expressa como sua capacidade de

degradar a lignina sem ataque extensivo aos carboidratos, sua determinação pode ser feita

Para expressar a

número kappa do processo

e relacionada ao nível de



ões de degradação dos carboidratos conforme já

melhorias na

mperaturas máximas de



8,03

55

Os ácidos hexenurônicos são formados pela modificação dos ácidos 4-O-

metilglicurônicos, presentes nas xilanas. As condições de polpação que mais influenciam o teor

de ácidos hexenurônicos na polpa são álcali ativo e temperatura. A formação de ácidos

hexenurônicos não é desejável, especialmente para polpas destinadas ao processo de

branqueamento, já que os mesmos, além de consumirem os reagentes químicos, também causam

reversão de alvura (VENTORIM et al., 2009). Os ácidos hexenurônicos são essencialmente

formados durante os estágios iniciais de polpação (elevação de temperatura); na etapa de

cozimento onde se atinge a temperatura máxima, o teor de ácidos hexenurônicos nas polpas

decresce continuamente com o tempo devido a sua degradação e dissolução.

Os resultados obtidos neste trabalho mostram que os teores de ácidos hexenurônicos

apresentaram uma ligeira diminuição em função do aumento do nível de deslignificação; para o

processo soda-antraquinona o aumento do nível de deslignificação está relacionado ao aumento

da carga alcalina e para o processo bissulfito base-magnésio está ligado ao tempo de cozimento.

De acordo com Daniel et al., (2003) conforme os hexenurônicos vão se formando durante

a polpação, eles podem ser simultaneamente degradados no meio ou parcialmente eliminados

como resultado da dissolução da xilana; tal fato explica a diminuição dos hexenurônicos em

função do aumento de álcali ativo e a baixa concentração observada nas polpas do processo soda-

antraquinona.

O teor de ácidos hexenurônicos presente nas polpas avaliadas neste trabalho são baixos se

comparados com as quantidades presentes em polpas kraft de eucalipto derivadas de processos

modificados experimentais, os quais estão na faixa de 55-75 µmol/g de polpa, equivalendo dita

concentração de 6 a 8 unidades de número kappa (COLODETTE et al., 2007).

Também foram feitos ensaios de viscosidades das polpas com kappa 30±2 dos processos

estudados, sendo apresentados no próximo segmento.

56

Figura 11 - Viscosidade das polpas celulósicas dos processos de polpação soda

A viscosidade indica uma medida

com a degradação da polpa celulósica

resultante da polpação e/ou branqueamento

indica que dito teste deve aplicar-se só a polpas celulósicas com teores de lignina de até 4%,

porque em polpas celulósicas com números kappa acima de 35

resultados comprometidos, já que a solução

como solvente ataca a celulose mais exitosamente

velocidade de fluxo da solução dentro do viscosímetro capilar

Os resultados de viscosidade mostram uma pequena diferença entre os processos em

função do mesmo número kappa. A maior viscosidade do processo soda

pela menor carga e menor tempo de cozimento, produzindo

ataque a fração de carboidratos das polpas.

Sabe-se que nos processos de polpação ácidos, especificamente no bissulfito, a hidrólise

ácida de ligações glicosídicas constitui a principal reação dos carb

mostram que o processo bissulfito apresenta polpa com menor viscosidade quando comparada

com a polpa produzida com o processo soda

0,001,503,004,506,007,509,00

10,5012,0013,5015,0016,5018,0019,5021,0022,5024,00

Vis

cosi

dade

, cP

Viscosidade das polpas celulósicas dos processos de polpação soda-antraquinona e bissulf

medida do grau de polimerização da celulose e está relacionada

com a degradação da polpa celulósica (diminuição do peso molecular da celulose e hemicelulose

a polpação e/ou branqueamento (TAPPI, 2007). A norma da mesma autoria usada

se só a polpas celulósicas com teores de lignina de até 4%,

com números kappa acima de 35-40 unidades iriam ter seus

resultados comprometidos, já que a solução de Cu (OH)2 (cuproetilenodiamina ou

ataca a celulose mais exitosamente do que a lignina , influenciando desse jeito a

e fluxo da solução dentro do viscosímetro capilar.


função do mesmo número kappa. A maior viscosidade do processo soda-antraquinona se justifica

de cozimento, produzindo-se como conseqüência um menor

ataque a fração de carboidratos das polpas.

se que nos processos de polpação ácidos, especificamente no bissulfito, a hidrólise

ácida de ligações glicosídicas constitui a principal reação dos carboidratos. Os resultados


com a polpa produzida com o processo soda-antraquinona. Geralmente, altas

22,4020,57

kappa 30±2

Soda-AQ Bissulfito

antraquinona e bissulfito, kappa 30±2

e e está relacionada

e e hemicelulose)

A norma da mesma autoria usada

se só a polpas celulósicas com teores de lignina de até 4%,

40 unidades iriam ter seus

ou CED) usada

do que a lignina , influenciando desse jeito a


antraquinona se justifica

se como conseqüência um menor

se que nos processos de polpação ácidos, especificamente no bissulfito, a hidrólise

oidratos. Os resultados


altas viscosidades

57

indicam uma maior preservação dos carboidratos e, por conseguinte, propriedades de resistência

físico-mecânicas melhores, principalmente aquelas que dependem do enfeltramento de fibras,

mas deve-se destacar que a utilização da viscosidade como parâmetro de qualidade da polpa é

questionável conforme demonstrado por vários autores (CARNEIRO et al., 1995)

Deve-se mencionar que a maior preservação de hemiceluloses (carboidratos de baixo grau

de polimerização) pode contribuir para redução da viscosidade da polpa celulósica sem que isto

represente uma perda de qualidade da mesma.

2.4.3 Análise do processo de polpação através do licor negro

O monitoramento da lignina, álcali ativo, teor de sólidos entre outros parâmetros durante o

processo de polpação é uma alternativa bastante interessante quando te tem por objetivo o

monitoramento on-line e real time do processo de polpação.

A análise da cinética do processo de polpação através do licor negro coletado ao longo do

cozimento se constitui em uma alternativa mais simples e objetiva quando comparada ao método

convencional, o qual se utiliza análise da polpa. Nas tabelas 10 e 11 encontram-se os valores

obtidos nas análises de licor negro dos cozimentos soda-antraquinona, e nas tabelas 12 e 13

expressam-se os resultados dos licores negros coletados dos cozimentos bissulfito.

Tabela 10 – Resultados dos parâmetros determinados nos licores negros do processo de polpação soda-antraquinona,

kappa 30±2

Tempo, hr:min. Tempo, % Temp., °C Fator H Lignina, % * pH AA, %

0:00 0,00 25,00 - 100,00 14,18 19,00

0:20 14,30 61,00 - 95,08 13,89 18,51

0:40 28,60 98,00 - 88,23 13,67 17,85

1:00 42,90 134,00 6,00 57,12 13,71 15,64

1:20 57,10 170,00 297,00 38,19 13,78 13,42

1:40 71,40 170,00 604,00 18,20 13,60 11,06

2:00 85,70 170,00 911,00 13,55 13,40 10,63

2:20 100,00 170,00 1218,00 14,25 13,03 9,31

Nota: Sinal convencional utilizado: * % de lignina em relação ao teor de lignina inicial da madeira AA álcali ativo residual - Dado numérico igual a zero

58

Tabela 11 – Resultados dos parâmetros determinados nos licores negros do processo de polpação soda-antraquinona, kappa 50±2

Tempo, hr:min. Tempo, % Temp., °C Fator H Lignina, % * pH AA, %

0:00 0,00 25,00 - 100,00 14,37 15,00

0:20 14,30 61,00 - 97,38 13,92 14,24

0:40 28,60 98,00 - 92,07 13,89 13,45

1:00 42,90 134,00 6,00 80,11 13,81 9,78

1:20 57,10 170,00 297,00 71,99 13,58 7,54

1:40 71,40 170,00 604,00 56,83 13,06 6,33

2:00 85,70 170,00 911,00 50,51 12,32 4,47

2:20 100,00 170,00 1218,00 44,01 11,47 3,78


Tabela 12 – Resultados dos parâmetros determinados nos licores negros do processo de polpação bissulfito, kappa 30±2

Tempo, hr:min.

Tempo, %

Temp., °C Fator H Lignina, % * pH SO2, %

Total Livre Comb.

0:00 0,00 25,00 - 100,00 4,18 5,35 2,69 2,66

2:00 21,05 50,00 - 98,56 4,17 5,33 2,66 2,67

4:00 42,11 97,00 - 98,23 4,14 5,21 2,59 2,61

6:00 63,16 145,00 100,00 97,17 4,00 5,23 2,54 2,69

6:30 68,42 155,00 105,00 93,10 3,84 5,14 2,47 2,67

7:00 73,68 155,00 484,00 86,98 3,52 4,59 2,31 2,27

7:30 78,94 155,00 613,00 73,93 3,34 3,87 2,04 1,83

8:00 84,21 155,00 742,00 67,36 3,20 3,30 1,77 1,53

8:30 89,47 155,00 828,00 55,56 3,09 2,94 1,59 1,36

9:00 94,73 155,00 999,00 53,52 2,99 2,45 1,38 1,07

9:30 100,00 155,00 1128,00 44,77 2,93 2,17 1,16 1,01


59

Tabela 13 – Resultados dos parâmetros determinados nos licores negros do processo de polpação bissulfito, kappa 50±2

Tempo, hr:min.

Tempo, % Temp., °C Fator H

Lignina, % * pH SO2, %

Total Livre Comb.

0:00 0,00 25,00 - 100,00 4,36 4,98 2,49 2,49

2:00 24,00 50,00 - 99,80 4,35 5,19 2,60 2,59

4:00 48,00 97,00 - 99,19 4,34 5,17 2,57 2,60

6:00 72,00 145,00 100,00 98,68 4,18 5,07 2,51 2,56

6:30 78,00 155,00 105,00 93,94 3,98 4,72 2,34 2,38

7:00 84,00 155,00 484,00 87,06 3,76 4,17 2,15 2,01

7:30 90,00 155,00 613,00 81,79 3,61 3,55 1,91 1,64

8:00 96,00 155,00 742,00 71,39 3,54 2,95 1,65 1,29

8:20 100,00 155,00 828,00 54,78 3,42 2,57 1,43 1,13 Nota: Sinal convencional utilizado:

* % de lignina em relação ao teor de lignina inicial da madeira AA álcali ativo residual - Dado numérico igual a zero

Para uma melhor compreensão, os resultados apresentados nas tabelas anteriores foram

plotados em gráficos.

60

Figura 12 - Teor de lignina residual das polpas celulósicas do processo soda-antraquinona, kappa 30±2 e 50±2 em

função do tempo de cozimento

Figura 13 - Teor de lignina residual das polpas celulósicas do processo bissulfito, kappa 30±2 e 50±2 em função do

tempo de cozimento

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Lig

nina

, %

Tempo cozimento, %


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Lig

nina

, %

Tempo, %


61

Analisando os resultados da figura 12, podem-se identificar, no numero kappa 30±2 as

típicas três fases de deslignificação bem definidas ao longo do cozimento: a inicial, que vai desde

o começo do cozimento até o 28,60% deste; a principal, sendo a maior fase, até o 71,42%; e

finalmente, a residual. Enquanto que no kappa 50±2 não se denota a terceira fase chamada de

residual, a causa de ter-se usado um álcali ativo menor, pretendendo-se igualmente um numero

kappa superior, sendo a deslignificação menos agressiva, chegando só ate a fase principal.

Agora, nos cozimentos do processo bissulfito denotam-se só duas fases, e este fato pode

ser explicado pela lenta ação, aquecimento e penetração/difusão do licor bissulfito nos cavacos.

Segundo Hägglund (1951), a remoção de lignina no transcorrer do processo bissulfito é descrito

como um processo de duas fases como foi comprovado na figura 13. Primeiro a sulfonação da

lignina produz ácido lignosulfônico. Em seqüência, as reações de hidrólise do ácido

lignosulfônico se iniciam gerando componentes solúveis em água. A interseção destas 2 fases

acontece no kappa 30±2 aos 63,15% e no kappa 50±2 a primeira fase vai até o 72,00%.

Desconsiderando-se o importante fato da grande diferença de duração dos processos

envolvidos, a deslignificação é muito mais efetiva no cozimento soda-antraquinona, que, em

média, chega a dissolver 52,34 e 23,95% do total de lignina na metade do cozimento (70

minutos) para polpas celulósicas com kappa 30±2 e 50±2 respectivamente, e no processo

bissulfito tem valores de 2,16 e 0,85% para os mesmos tipos de polpas e, teoricamente no mesmo

transcurso de tempo, já que como foi mostrado anteriormente, os tempos são bem mais amplos e

a metade do processo ocorre aos 285 e 250 minutos respectivamente. É importante também fazer

notar que, no cozimento bissulfito a taxa de deslignificação só começa a acentuar-se, em média

aos 67,57% do tempo transcorrido, quando são ultrapassados os 143°C.

Foram medidos e analisados nos licores negros dos processos estudados os valores

referentes ao pH, parâmetro de muita importância, apresentado a continuação.

62

Figura 14 - pH dos licores negros do processo soda-antraquinona, kappa 30±2 e 50±2 em função do tempo de

cozimento

Figura 15 - pH dos licores negros do processo bissulfito, kappa 30±2 e 50±2 em função do tempo de cozimento

11,25

11,50

11,75

12,00

12,25

12,50

12,75

13,00

13,25

13,50

13,75

14,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

pH

Tempo cozimento, %


2,75

3,00

3,25

3,50

3,75

4,00

4,25

4,50

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

pH

Tempo cozimento, %


63

As reações químicas do processo de polpação soda-antraquinona ocorrem em meio

alcalino. Conforme visualizado na figura 14, o pH do licor sofre uma redução gradativa ao longo

do cozimento sendo esta mais drástica no cozimento com menor álcali ativo inicial. Essa

diminuição da alcalinidade do licor ocorre especialmente pelo seu consumo na neutralização de

ácidos orgânicos formados pela degradação dos carboidratos. Santos (2005) ressalta que é

extremadamente importante que o pH do licor de cozimentos alcalinos ao final do cozimento

estejam acima a 11, pois indica a presença de suficiente álcali residual, capaz de prevenir a

precipitação de componentes orgânicos, inclusive a lignina.

No cozimento ácido bissulfito, o pH do licor observado na figura 15, é muito importante,

já que o SO2 livre, que confere a ação deslignificante, vai se formando paulatinamente com a

pressão e temperatura. A partir do ponto de temperatura máxima de cozimento deve-se controlar

o pH liberando pressão do digestor e com isto descarregando parte do SO2 livre, o qual em

excesso, somado a os ácidos liberados pela madeira, acidifica extremamente o licor de

cozimento, causando a queima a polpa. Assim como nos processos alcalinos, o pH também deve

ser controlado nos processos ácidos. A ação deslignificante vai se gastando, visto que o licor de

cozimento vai reagindo com os componentes da madeira, assim é recomendado que o pH do

cozimento não seja inferior a 3 unidades para não causar danos a qualidade da polpa. Isto é

possível mantendo controle na pressão do digestor em torno aos 5 kg/cm2, não sem deixar de

acompanhar os teores de SO2 total, livre e combinado residual, por fatos melhor explicados nos

comentários da figura 17, a continuação.

64

Figura 16 - Álcali ativo residual dos licores negros do processo soda-antraquinona, kappa 30±2 e 50±2 em função do

tempo de cozimento

Figura 17 - SO2 combinado residual dos licores negros do processo bissulfito, kappa 30±2 e 50±2 em função do

tempo de cozimento

3456789

1011121314151617181920

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Álc

ali a

tivo

res

idua

l, g/

L

Tempo cozimento, %


0,881,011,131,261,381,511,631,761,882,012,132,262,382,512,632,76

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

SO

2co

mbi

nado

res

idua

l, %

Tempo cozimento, %


65

Observa-se pela figura 16 que a maior parte do álcali ativo é consumida durante a fase de

impregnação (70,63 e 50,00% para as polpas branqueáveis e não - branqueáveis

respectivamente), tal fato esta relacionado com a intensiva degradação dos carboidratos na fase

inicial de cozimento. Segundo Gomide (1979), a maior parte do álcali utilizado na polpação é

consumida na neutralização dos ácidos formados pela degradação das hemiceluloses e da

celulose. Pode-se observar que após iniciada a fase de cozimento, o álcali ativo é consumido

lentamente. Nessa fase ocorre a intensa degradação da lignina, que consome baixa porção do

álcali ativo utilizado no cozimento quando comparado ao consumo ocorrido pelos carboidratos.

Nos cozimentos efetuados para atingir o numero kappa 50±2 com álcali ativo inicial de 15%,

nota-se, igual que no controle do pH, que o álcali ativo residual foi ligeiramente insuficiente, já

que segundo Lombardo e Padilla (1998), é importante que o álcali ativo no final do processo não

caia a níveis tão baixos, podendo de esta forma comprometer a qualidade da polpa a traves da

reprecipitação da lignina, tendo-se como referencia media pratica valores entre 5 e 13g/L.

Na figura 17, foi tomado como parâmetro de controle o teor de SO2 combinado, o qual

relaciona o teor de SO2 total e livre da solução. Segundo Rydholm e Lagergren (1959), a

concentração aniônica inicial de bissulfito (SO2 combinado) é essencial para evitar reações de

condensação extensas, especialmente no final do cozimento. Devido a este fato, tomou-se como

referência média prática valores acima de 1% de SO2 combinado, visto que o pH baixa

drasticamente, valores inferiores ao citado não adianta liberar pressão do digestor para controlar

estes parâmetros e a polpa sofre queima por reação ácido/temperatura.

66

2.4.4 Propriedades físico-mecânicas das polpas celulósicas

As resistências das polpas celulosicas são fatores determinantes na sua futura aplicação

visando a produção de papéis com finalidades específicas.

Existem vários ensaios de resistência que podem ser feitos na polpa celulósica e os mais

comuns são: permeância ao ar, à tração, ao arrebentamento ou estouro, ao rasgo e alongamento.

Tabela 14 – Resultados dos ensaios físicos-mecânicos das polpas celulósicas do processo soda-antraquinona, kappa 30±2

Ensaio

Tempo de refino, min. 0 20 40 60

Média

Drenabilidade (ºSR) 12,00 17,17 32,17 47,92 Volume especifico aparente, cm3/g 3,26 2,09 1,84 1,68

Alvura, % 23,20 - - - Permeância ao ar, s/100mL -- -- 5,02 30,41

Índice de arrebentamento, kPa.m2/g 0,99 3,25 4,14 4,64 Índice de tração, Nm/g 22,47 70,81 76,45 79,14

Alongamento, % 0,89 2,75 3,88 3,89 Índice de rasgo, mN.m2/g 10,57 13,03 9,88 8,15

Nota: Sinal convencional utilizado: - Não se aplica dado numérico -- Dado numérico igual a zero

67

Tabela 15 - Resultados dos ensaios físicos-mecânicos das polpas celulósicas do processo soda-antraquinona, kappa 50±2

Ensaio


Média

Drenabilidade (ºSR) 11,25 15,58 26,08 39,23 Volume específico aparente, cm3/g 3,57 2,29 1,92 1,76

Alvura, % 16,53 - - - Permeância ao ar, s/100mL -- -- 6,10 30,47




Tabela 16 - Resultados dos ensaios físicos-mecânicos das polpas celulósicas do processo bissulfito, kappa 30±2

Ensaio


Média

Drenabilidade (ºSR) 15,67 22,83 44,33 60,67 Volume específico aparente, cm3/g 2,40 1,84 1,62 1,45

Alvura, % 37,50 - - - Permeância ao ar, s/100mL -- 2,24 13,80 64,49




68

Tabela 17 - Resultados dos ensaios físicos-mecânicos das polpas celulósicas do processo bissulfito, kappa 50±2

Ensaio


Média

Drenabilidade (ºSR) 14,00 18,50 33,08 44,00 Volume especifico aparente, cm3/g 2,78 1,94 1,71 1,54

Alvura, % 34,93 - - - Permeância ao ar, s/100mL -- 2,24 9,60 43,01



Nota: Sinal convencional utilizado: - Não se aplica dado numérico -- Dado numérico igual a zero No ensaio permeância ao ar, para algumas amostras, principalmente sem ou com pouco

refino, não foi possivél obter leitura no cronômetro devido à rápida passagem do ar.

Tais fatores dependem, entre outros, do tipo de fibras, do comprimento e espessura das

fibras, da flexibilidade das fibras individuais, do número de ligações entre fibras, da resistência

das ligações individuais, da gramatura do papel, da umidade e do volume especifico aparente

e/ou densidade aparente.

69

Figura 18 - Drenabilidade das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito em função do grau de

refino

Os resultados apresentados nas figura 18 mostram que as polpas bissulfito, para ambos

números kappa 30±2 e 50±2 apresentam maior facilidade de refino quando comparadas com as

polpas derivadas do processo soda-antraquinona. Considerando-se que o refino é uma etapa do

processo produtivo que se caracteriza por elevado consumo de energia, a maior facilidade de

refino das polpas bissulfito base magnésio pode ser considerado vantajosa.

10131619222528313437404346495255586164

0 10 20 30 40 50 60

Dre

nabi

lida

de, °

Sho

pper

Rie

gler

Tempo, min

Soda-AQ kappa 30±2 Bissulfito kappa 30±2 Soda-AQ kappa 50±2 Bissulfito kappa 50±2

70

Figura 19 - Volume especifico aparente das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito em

função da drenabilidade

O volume específico aparente é uma característica especialmente importante para papéis

de imprimir e escrever e que está relacionado com as dimensões transversais da fibra e com a

intensidade de refino.

1,25

1,50

1,75

2,00

2,25

2,50

2,75

3,00

3,25

3,50

3,75

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Vol

ume

espe

cifi

co a

pare

nte,

cm

3 /g

Drenabilidade, ° Shopper Rigler


Figura 20 - Alvuras das polpas celulósicas

Os resultados de alvura mostram que em ambos os níveis de deslignificação considerados

neste trabalho, o processo bissulfito apresenta alvura bastante superior ao soda

14,30 e 18,40 pontos de diferen

Os maiores níveis de alvura das polpas bissu

especialmente importantes nas polpas destinadas ao branqueamento por representar a

possibilidade de menor consumo de reagentes necessários a obtenção de polpas com elevados

níveis de alvura na etapa de branqueamento.

23,20

0369

1215182124273033363942

kappa 30

Alv

ura,

%

polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito


ocesso bissulfito apresenta alvura bastante superior ao soda

14,30 e 18,40 pontos de diferença nas polpas com números kappa 30±2 e 50

Os maiores níveis de alvura das polpas bissulfito base magnésio após o processo de podem



níveis de alvura na etapa de branqueamento.

16,53

37,50


Soda-AQ Bissulfito

71


ocesso bissulfito apresenta alvura bastante superior ao soda-antraquinona;

2 e 50±2 respectivamente.

fito base magnésio após o processo de podem ser



34,93

kappa 50±2

72

Figura 21 – Permeância ao ar das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito em função da

drenabilidade

A resistencia à passagem de ar é uma propriedade das polpas celulósicas que indica o grau

de porosidade da folha e esta caracteristica apresenta correlação com diversos parametros de

qualidade da polpa bem como do processo de produção de papel, como por exemplo o

desaguamento em mesa plana; está tambem relacionada à capacidade de ligação inter-fibras, que

por sua vez é função do grau de refino.

Os resultados na figura 21 mostram que as polpas apresentam padrões semelhantes em

relação ao desenvolvimento da permeancia ao ar no processo de refino, sendo que para as polpas

soda-antraquinona, um mesmo nível de resistência a passagem de ar requer um menor grau de

refino em comparação as polpas bissulfito base magnésio.

0

7

14

21

28

35

42

49

56

63

70

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Per

meâ

ncia

ao

ar, s

/100

mL



73

Figura 22 – Índice de arrebentamento das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito em função

da drenabilidade O teste de arrebentamento consiste em submeter a folha a uma pressão uniformemente

crescente, transmitida por um diafragma elástico circular, até provocar o arrebentamento desta.

Na figura 22 está apresentada a relação entre índice de arrebentamento e drenabilidade.

As polpas soda-antraquinona kappa 50±2 apresentaram o mais elevados níveis de resistência ao

arrebentamento, seguida pela polpa bissulfito com mesmo número kappa, o que mostra que

polpas com diferentes níveis de deslignificação podem ser aplicações distintas no que diz respeito

a produção de diferentes tipos de papéis.

Os valores de resistência ao arrebentamento foram superiores aos encontrados por

Bittencourt (2004), que relatou ter encontrado valores entre 3,20 e 4,00 kPa.m²/g estudando

árvores de Pinus taeda com idade entre 10 e 20 anos, porem foram semelhantes aos valores

observados por Nigoski (2005) que obteve valores de índice de arrebentamento entre 4,63 a 6,71

kPa.m²/g estudando árvores de Pinus taeda com diferentes idades.

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

5,50

6,00

6,50

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Índi

ce d

e ar

rebe

ntam

ento

, kP

a.m

2 /g



74

Figura 23- Índice de tração das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito, kappa 30±2 e 50±2

em função da drenabilidade

Para a determinação da resistência à tração, submete-se um corpo de prova de largura e

comprimento especificados a um esforço de tração uniformemente crescente até a sua ruptura. A

resistência à tração também pode ser expressa pelo chamado comprimento de auto-ruptura

(CAR), definido como o comprimento de uma tira de papel que, quando suspensa, se rompe sob

seu próprio peso.

A resistência à tração é influenciada por outras variáveis relacionadas as dimensões das

fibras tais como índice de enfeltramento e o coeficiente de flexibilidade.

Os resultados da figura 23 mostram que a polpa bissulfito base magnésio com número

kappa 50±2 possui o melhor resultado, seguida pela polpa soda-antraquinona, kappa 30±2. Estes

valores estão próximos aos encontrados por Nigoski (2005), onde o autor observou valores de

índice de tração entre 57,49 e 95,04 Nm/g em seu estudo avaliando árvores de Pinus taeda com

idades variando entre 10 e 17 anos, porém extremamente superiores a Bittencourt (2004), que

determinou valores para o índice de tração variando entre 46,30 e 47,10 Nm/g estudando árvores

de Pinus taeda com idade entre 10 e 20 anos.

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Índi

ce d

e tr

ação

, Nm

/g



75

Figura 24 – Alongamento das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito em função da

drenabilidade O alongamento é uma propriedade da polpa celulósica de importancia quando da

fabricação de certos tipos de papéis, especialmente os de embalagem. É determinado

simultaneamente com a medição da resistência à tração, através de um acessório do

dinamômetro. É expresso em porcentagem e indica quanto o papel deforma antes de sua ruptura.

Os valores de alongamento foram bastante semelhantes entre as polpas consideradas neste

trabalho. Por sua vez, estes valores, em média, são ligeiramente superiores aos apresentados por

Bittencourt (2004), variando entre 2,40 e 3,70% estudando árvores de Pinus taeda com idade

entre 10 e 20 anos.

0,70

1,15

1,60

2,05

2,50

2,95

3,40

3,85

4,30

4,75

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Alo

ngam

ento

, %



76

Figura 25 – Índice de rasgo das polpas celulósicas dos processos soda-antraquinona e bissulfito em função da

drenabilidade

A resistência ao rasgo mede o trabalho realizado ao se rasgar um conjunto de

folhas, após um corte inicial de comprimento especificado ter sido realizado. É uma das

principais características das polpas celulósicas por estar associada tanto a qualidade do papel que

será produzido como ao desempenho (runnability) das máquinas de papel.

O índice de rasgo é influenciado, principalmente, pela resistência intrínseca, pelo

comprimento, pela espessura da parede das fibras e pelas ligações interfibras. Na figura 25 estão

apresentados os valores do índice de rasgo correlacionado com a drenabilidade. Pode observar-se

que, em todos os casos, 20 minutos de refino é mais do que suficiente para melhorar

definitivamente a resistência nas polpas, já que seus valores se vem comprometidos e diminuídos

com um refino excessivo neste caso.

Os valores de resistência aos rasgo, expresso pelo índice de rasgo, observados para as

polpas consideradas neste trabalho foram pouco superiores aos que Nigoski (2005) obteve em seu

estudo, cuja variação ficou entre 10,68 e 18,25 mN.m²/g estudando árvores de Pinus taeda com

diferentes idades, porém bem inferiores aos valores observados por Bittencourt (2004), que

encontrou valores para o índice de rasgo variando entre 20,00 e 30,00 mN.m²/g estudando

árvores de Pinus taeda com idade entre 10 e 20 anos.

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Índi

ce d

e ra

sgo,

mN

.m2 /

g



77

3 CONCLUSÕES

Os resultados obtidos neste trabalho referente a comparação dos processos soda-

antraquinona e bissulfito base magnésio visando a obtenção de polpas celulósicas com dois níveis

de deslignificação a partir de cavacos de Bambusa vulgaris Schrad. permitem concluir que:

- os cavacos de Bambusa vulgaris utilizados neste trabalho são representativos de material

usualmente utilizado no Brasil para produção de polpa celulósica;

- os rendimentos depurados foram 3,00 e 4,63 pontos percentuais superiores para as

polpas com números kappa 30±2 e 50±2 respectivamente no processo soda-antraquinona

comparado com o bissulfito base magnésio;

- a deslignificação é muito mais efetiva no cozimento soda-antraquinona, que, em média,

chega a dissolver 52,34 e 23,95% do total de lignina na metade do cozimento (70 minutos) nas

polpas celulósicas com kappa 30±2 e 50±2 respectivamente, e no processo bissulfito encontrou-se

valores de 2,16 e 0,85% para os mesmos tipos de polpas e, teoricamente no mesmo transcurso de

tempo, já que os tempos são bem mais amplos e a metade do processo ocorre aos 285 e 250

minutos respectivamente. É importante também fazer notar que, no cozimento bissulfito a taxa de

deslignificação só começa a acentuar-se aos 67,57% do tempo transcorrido;

- os tempos totais de cozimento para o processo soda-antraquinona são, em média, 3,82

vezes menores quando comparado com o processo bissulfito base magnésio, o que tem impacto

direto do dimensionamento de uma unidade de produção de polpa celulósica e conseqüentemente

nos níveis de investimento;

- as polpas celulósicas obtidas a partir do processo soda-antraquinona mostraram-se

superiores as polpas bissulfito base magnésio no que diz respeito às propriedades físico-

mecânicas;

78

- as polpas bissulfito base magnésio se caracterizam por apresentarem alvuras mais

elevadas em comparação às polpas soda-antraquinona;

O processo de polpação soda-antraquinona mostrou-se superior ao processo bissulfito

base magnésio na produção de polpas celulósicas branqueáveis e não-branqueáveis a partir de

Bambusa vulgaris Schard.

79

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85

APÊNDICES

87

APÊNDICE A

Determinação Simultânea de Extrativos Totais, Lignina e Holocelulose

1. Pesar o equivalente a 2g a.s. de serragem e transferir para saquinho de papel filtro;

2. Colocar a amostra no corpo do extrator;

3. Fazer a extração com álcool:tolueno (1:2) e álcool 96º GL, durante 8 horas em cada solvente,

deixando secar ao ar após cada extração;

4. Ligar o banho-maria e mantê-lo em ebulição;

5. Transferir toda a serragem do saquinho para erlenmeyer de 250mL;

6. Adicionar 100mL de água destilada e colocar o erlenmeyer no banho-maria (que já deverá

estar fervendo) e cobri-lo com papel alumínio;

7. Agitar suavemente a cada 15 minutos;

8. Após uma hora filtrar através de cadinho de vidro tarado, transferindo toda a serragem do

erlenmeyer para o cadinho;

9. Lavar (descontinuamente) o cadinho com 250mL de água quente (quase fervendo);

10. Mantê-lo na estufa até peso constante (normalmente deixa-se de um dia para o outro);

11. Retirar o cadinho da estufa, esperar esfriar em dessecador e pesar;

12. Calcular a percentagem de extrativos através da eq. (7):

%�� !"#$%#� !$ =

2 − (()$# . $. $)�� )�)2

∗ 100 (7)

13. Pesar 300mg da serragem livre de extrativos e transferir para erlenmeyer de 250mL;

14. Adicionar 3mL de H2SO4 72% (resfriado a 10-12ºC);

15. Manter em banho-maria a 30 ± 2ºC durante 1 hora, misturando freqüentemente com auxílio

de bastonete;

16. Retirar do banho-maria e adicionar 84 mL de água destilada quente;

17. Colocar o erlenmeyer em autoclave, devidamente vedado com papel alumínio, e regular para

118ºC (27psi) durante 50 minutos;

18. Filtrar através de cadinho sinterizado tarado, fazendo um fundo com papel de filtro, transferir

toda a lignina do erlenmeyer para o cadinho;

88

19. Lavar com 700mL de água quente;

20. Não descartar o filtrado para determinação da lignina solúvel;

21. Levar os cadinhos em estufa a 105±3ºC até peso constante;

22. Retirar o cadinho da estufa, esperar esfriar em dessecador e pesar, calcular a percentagem de

lignina insolúvel conforme a eq. (8):

%�!�,!, �#-ú")- =

�)$# �)/# �!, -300

∗ 100

(8)

23. Do filtrado obtido, transferir para balão volumétrico de 1000mL e completar o volume com

água destilada;

24. Preparar prova em branco, diluindo 3mL de ácido sulfúrico 72% para 1000mL;

25. Utilizando cubeta de quartzo e a prova em branco, ajustar o espectrofotômetro em

absorbância no comprimento de onda 215nm e 280nm;

26. Prosseguir com a leitura dos filtrados

27. Calcular a percentagem de lignina insolúvel através da seguinte eq. (9):

%�!�,!, �,$#-ú")- =

14,53 ∗ ( 5$215,� − 6� ,/#)7 − ( 5$280,� − 6� ,/#)300 ∗ �)$# . $. �,!/! -

∗ 100 (9)

28. Calcular a percentagem de lignina total somando-se a percentagem de lignina insolúvel e

solúvel;

29. Calcular o valor de holocelulose através da eq. (10):

%9#-#/)-:-#$) = 100 − %�!�,!, �#-ú")- − %�� !"#$%#� !$ (10)

89

APÊNDICE B

Preparo do licor ácido bissulfito-base magnésio

Preparar uma solução de oxido de magnésio (MgO) em água destilada a temperatura

ambiente, dissolvendo 28g por litro de água com a ajuda de um mixer ou liquidificador. A

solução devera ter uma densidade aproximada de 1,02g/mL. Dentro de uma capela borbulhar

nesta solução o SO2 em forma de gás agitando constantemente com um agitador magnético até

que o pH da solução atinja um valor aproximado de 4,00.

O produto demarcado como “A”; MgO usado neste trabalho foi o OXIMAX® USP, tipo

3721 da Buschle & Lepre, de uso farmacêutico, com 98% de pureza, densidade aparente de 0,21

g/cm3 e umidade inferior ao 0,5%. Na figura 33 estão apresentadas as diferentes fases do

processo de preparo do licor. É bom ressaltar que ocorre uma reação exotérmica, a qual atinge

aproximadamente 50 °C, com uma velocidade de cerca dos 3,2 °C/min.

Figura 26 - Fases do preparo de licor branco para cozimentos com o processo de polpação bissulfito-base magnésio

90

APÊNDICE C

Deslignificação da madeira ao longo do processo de polpação

Foi realizado um estudo da cinética da deslignificação da madeira ao longo dos processos

de polpação soda-antraquinona e bissulfito, analisando-lo em todas as etapas da polpação.

A análise de lignina no licor negro consiste na diluição da amostra em água deionizada

1000 vezes e leitura da absorbância a 280 nm em aparelho espectrofotômetro UV, determinando

então, a concentração da lignina dissolvida no licor através da eq. (11):

�!�,!, 1��; 7 = 0,043 ∗ 5$(280,�) ∗ 1000 (11)

Avaliação dos processos de polpação soda-antraquinona e ...

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